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 25-22-00804
НазваниеЭффекты высокого давления и облучения в оптических, электрических и магнитных свойствах монокристаллов галогенидных перовскитов
Руководитель Жевстовских Ирина Владимировна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл
Конкурс №118 - Конкурс на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-202 - Полупроводники
Ключевые слова полупроводники, галогенидные перовскиты, высокое давление, облучение, электрическое сопротивление, фотолюминесценция, катодолюминесценция, намагниченность, ферромагнетизм
Код ГРНТИ29.19.31
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Галогенидные перовскиты относятся к новому поколению полупроводниковых материалов, обладающих замечательными свойствами для широкого спектра оптоэлектронных приложений, начиная от фотовольтаики, светоизлучающих устройств, лазеров до детекторов излучения, фотоприемников, датчиков рентгеновского излучения и т.д. Актуальным для развития технологий на базе полупроводниковых перовскитов является их низкая стоимость выращивания из растворов и высокая структурная и химическая вариабельность, приводящая к большому разнообразию свойств. Для увеличения эффективности, стабильности работы и расширения области применения приборов, созданных на основе галогенидных перовскитов, требуется более глубокое исследование их фундаментальных свойств, возникающих вследствие различных экстремальных воздействий. Данный проект направлен на обнаружение влияния высокого давления и облучения быстрыми электронами на оптические, электрические и магнитные свойства ряда монокристаллов галогенидных перовскитов с общей формулой ABX3 (где A – катионы CH3NH3, CH5N2, Cs; B – катионы металла Pb; X – анионы галогенов I, Br). Научная новизна исследований, относящихся к электрическим свойствам галогенидных перовскитов, обеспечивается предлагаемым новым подходом, который заключается в комплексном изучении электрических и оптических свойств при многократном циклическом сжатии-декомпрессии высоким давлением до 12 ГПа. В проекте будет изучена фазовая стабильность перовскитов при многократном циклическом воздействии высоким давлением, проведен детальный сравнительный анализ в широком интервале температур спектров люминесценции в исходных образцах и образцах, прошедших обработку высоким давлением, будут установлены особенности оптических свойств, связанные с влиянием высокого давления. Научная новизна исследований магнитных свойств перовскитов состоит в выявлении природы ранее обнаруженного исполнителями проекта ферромагнетизма вблизи комнатной температуры в монокристалле CH3NH3PbI3, его взаимосвязи со структурным упорядочением, с наличием внутренних дефектов, возникающих или в процессе роста монокристаллов или после облучения кристаллов. Будет установлен тип магнитного упорядочения в других заявленных для исследования монокристаллах галогенидных перовскитов.
Решение поставленных задач позволит получить новые научные данные об основных причинах и механизмах обнаруженных аномалий, сформулировать критерии оптимального выбора состава для технологий и показать новые возможности управления устройствами, созданными на базе галогенидных перовскитов.
Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта в монокристаллах галогенидных перовскитов с общей формулой ABX3 (где A=CH3NH3=(MA), (NH2)2CH=(FA), Cs; B=Pb; X=I, Br) будет установлено влияние экстремального воздействия - высокого давления и облучения на оптические, электрические и магнитные свойства. При исследовании электрического сопротивления перовскитов MAPbBr3 и FAPbBr3 в зависимости от многократного циклического воздействия высоким давлением будет установлена их фазовая стабильность, изменение фазовых границ, выявлено влияние катиона (MA, FA) на электрические свойства и фазовую стабильность, определено влияние дефектов и локальных напряжений на разные структурные фазы, установлены факторы, приводящие к изменению электрических свойств под действием давления. В составах MAPbBr3 и FAPbBr3 в рамках детального сравнения спектров люминесценции в исходных образцах и образцах, подвергнутых обработке высоким давлением, будут обнаружены факторы, формирующие оптические свойства после воздействия высоким давлением. Эти результаты будут получены в рамках нового подхода, ранее предложенного исполнителями проекта и хорошо апробированного на составах MAPbI3 и CsPbBr3, что обуславливает научный приоритет данных результатов.
В перовскитах с различным катионом MAPbBr3, FAPbBr3, CsPbBr3 будет установлено влияние облучения быстрыми электронами на люминесцентные свойства, определено преимущественное пространственное распределение дефектов в монокристаллических образцах, выявлены составы, наиболее толерантные к внешнему облучению.
В монокристаллах перовскита MAPbI3 будет установлен тип магнитного упорядочения в исходном, не подвергнутом облучению образце, и в образце после воздействия лазерами различной энергии, при различных ориентациях магнитного поля относительно кристаллографической плоскости. Будет выявлена роль дефектов в возникновении ферромагнитного упорядочения и анизотропного поведения. В монокристалле MAPbBr3 будет установлен тип магнитного упорядочения, выявлено влияние структурных фазовых переходов и облучения на магнитные свойства.
Научная значимость результатов заключается в получении новых научных данных об основных причинах и механизмах обнаруженных аномалий оптических, электрических и магнитных свойств галогенидных перовскитов в условиях внешнего экстремального воздействия. Это позволит сформулировать критерии оптимального выбора составов для будущих технологий и показать новые возможности управления устройствами, созданными на базе перовскитов, что представляет несомненную практическую значимость.