КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-79-10214
НазваниеПереключаемая активная фотоника на базе гибридной платформы перовскит-GST
Руководитель Синельник Артем Дмитриевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург
Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-703 - Перспективные технологические процессы микро- и наноэлектроники
Ключевые слова Материалы с фазовым переходом, перовскиты, GST, светодиоды, антиконтрафактные метки, лазерная микрообработка
Код ГРНТИ47.33.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Галоидные перовскиты ABX3 являются новым классом материалов для оптоэлектронных и фотовольтаических применений, таких как светодиоды и солнечные батареи. По сравнению с применяемыми для производства оптоэлектронных устройств полупроводниковыми материалами, такими как, III-V или III-N, для которых требуется использование газофазной или молекулярно-лучевой эпитаксии, для создания и нанесения перовскитов подходят простые растворные методы нанесения -- центрифугирование (spin-coating) или щелевая экструзия (slot-die coating). Шириной запрещенной зоны перовскитов можно управлять изменением состава анионов (а именно, Cl, Br, I), что позволяет перестраивать свойства устройств (длину волны эмиссии и поглощения) в пределах всего видимого диапазона [1].
Однако ионная миграция и присутствие анионов галогенов в перовскитах накладывает ограничение на материалы электродов, которые могут использоваться в устройствах. Так, алюминий, золото или медь, часто используемые в качестве электродов в оптоэлектронике, не годятся для применения в устройствах на основе перовскитов из-за деградации материала электродов [2]. Вместо них применяются прозрачные оксиды индия-олова (ITO, FTO) [3]. Однако прозрачные оксиды не подходят для использования вместе с гибкими подложками из-за своей хрупкости. В то же время элементы IV группы, такие как кремний или германий, пассивируются тонким слоем собственного оксида, который не подавляет полностью транспорт носителей, но препятствует деградации. Таким образом, материалы IV-группы могут рассматриваться как альтернатива прозрачным оксидам при изготовлении оптоэлектроники на основе перовскитов.
Материалы с энергонезависимой фазовой памятью (PCMs), такие как Ge2Sb2Te5 (GST) широко применяются в области хранения данных, на их основе созданы перезаписываемые компакт-диски [4]. Благодаря возможности перестройки оптических свойств PCM они рассматриваются как новые материалы фотоники, в том числе на их основе могут быть реализованы оптические переключатели, переключаемые метаповерхности [5] и перестраиваемые оптические элементы. Переключение GST из аморфной в кристаллическую фазу приводит к изменению не только оптических свойств, но и существенно изменяет проводимость материала. Стоит также отметить, что оксидный слой на поверхности GST пассивирует его от окружающей среды, что делает возможным применение данного материала в качестве электрода в устройствах на основе перовскитов.
Химическая устойчивость GST, а также возможность изменять его оптические и электрические свойства делают его подходящим кандидатом для создания новой материальной платформы "перовскит-GST", которая позволит создавать перестраиваемые светодиоды, а также использовать ее и для других приложений, например -- создания меток для защиты от контрафакта.
[1] Protesescu L. et al. Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X= Cl, Br, and I): novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut. Nano letters. 15 6 3692-3696 (2015)
[2] Behrouznejad F. et al. A study on utilizing different metals as the back contact of CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite solar cells. Journal of Materials Chemistry A. 4 35 13488-1349 (2016)
[3] Liu D., Kelly T. L. Perovskite solar cells with a planar heterojunction structure prepared using room-temperature solution processing techniques //Nature photonics. 8 2 133-138 (2014)
[4] Wuttig M., Yamada N. Phase-change materials for rewriteable data storage. Nature materials. 6 11 824-832 (2007)
[5] Wang Q. et al. Optically reconfigurable metasurfaces and photonic devices based on phase change materials. Nature Photonics. 10 1 60-65 (2016)
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ