Неравновесные процессы релаксации в композитных структурах на основе ZnO с внедренными нанокристаллами CsPbBr3/ Крылов И.В., Дроздов К.А., Чижов А.С., Румянцева М.Н., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р.

Abstract

Композитные структуры c галогенидными перовскитами являются перспективными материалами для различных оптоэлектронных устройств, в том числе для создания светоизлучающих диодов, фотоприемников и лазеров, солнечных элементов. Неорганические галогенидные перовскиты характеризуются высоким квантовым выходом фотолюминесценции, отличной стабильностью и низкой пороговой генерацией. В ряде работ рассматривается возможность существенной модификации спектральных характеристик нанокристаллов CsPbBr3 за счет эффекта размерного квантования [1], что позволяет получить узкий пик поглощения или фотолюминесценции в спектральном диапазоне λ = 410-530 нм. Для практических приложений ключевым элементом для диодов и солнечных элементов является композит на основе широкозонной пористой матрицы оксида металла с внедренными в нее нанокристаллами CsPbBr3. Однако в трехкомпонентном нанокристалле CsPbBr3 неизбежно возникают дефекты. Дефекты могут влиять не только на свойства самого нанокристалла, но и на процессы зарядового обмена между частями композита. В работе исследовались процессы генерации и рекомбинации фотовозбужденных носителей заряда в композите на основе ZnO с внедренными нанокристаллами CsPbBr3 при засветке в видимом спектральном диапазоне. Коллоидные нанокристаллов CsPbBr3 были синтезированны на кафедре неорганической химии химического факультета МГУ высокотемпературным инжекционным способом [3]. Матрица ZnO и композиты на ее основе имели электронную проводимость. Кинетика и спектры фотопроводимости исследованы при комнатной температуре. В качестве подсветки использовался монохроматический источник на основе монохроматора МДР-206 и лампы белого света с известным спектром. Засветка образцов осуществлялась на длинах волн, отвечающих собственному оптическому поглощению широкозонной матрицы ZnO (λ = 390 нм) и нанокристаллов CsPbBr3 (λ = 480 и 515 нм). Внедрение в пористую матрицу ZnO нанокристаллов CsPbBr3 приводит к сенсибилизации композита в видимом спектральном диапазоне. Измерения спектральных зависимостей поглощения, фотолюминесценции и фотопроводимости пoказали, что форма и положение пика фотолюминесценции связаны с дефектами в CsPbBr3. Анализ кинетики релаксации фотопроводимости показывает возможность ускорения процесса более чем на порядок. Обсуждаются механизмы, ответственные за эффект.