Un miembro poco estudiado de la familia de materiales de perovskita podría encontrar uso en una variedad de dispositivos electrónicos, después de que los investigadores de KAUST descubrieran el secreto de su fuerte fotoluminiscencia.

Las perovskitas son un amplio grupo de materiales que se sabe que tienen propiedades ópticas y electrónicas notables. Perovskitas con la fórmula general ABX3, y particularmente el trihaluro de plomo de metilamonio perovskita, han atraído casi toda la atención de la investigación gracias a su gran promesa como de bajo costo, Materiales de células solares de alta eficiencia.

Otros miembros de la familia de la perovskita y los derivados de la perovskita también son dignos sujetos de investigación, dice Michele De Bastiani, investigador postdoctoral en el grupo de Osman Bakr en KAUST.

De Bastiani y sus colegas han estado probando Cs4PbBr6, una perovskita de la rama A4BX6 de la familia. Este material se caracteriza por su fuerte fotoluminiscencia, la capacidad de absorber luz en una longitud de onda y reemitirla en otra.

Las aplicaciones potenciales del material incluyen revestimientos de conversión de color en bombillas LED, láseres y fotodetectores. Pero para poder ajustar las propiedades optoeléctricas del material para cada aplicación, Los investigadores deben resolver el misterio de por qué la fotoluminiscencia de perovskita es tan intensa.

"Investigamos las propiedades estructurales y optoelectrónicas de Cs4PbBr6 para comprender el origen de su fotoluminiscencia, "Dice De Bastiani. Sometiendo el material a una serie de pruebas, el equipo descubrió que cuando un cristal de Cs4PbBr6 se calentó a 180 ° C, su fotoluminiscencia fue destruida irreversiblemente.

La fotoluminiscencia es un proceso de dos pasos; La absorción de luz genera un par de cuasi-partículas llamadas excitones dentro de la perovskita, que deben recombinarse para reemitir la luz. Usando difracción de rayos X dependiente de la temperatura para rastrear los cambios estructurales en el material a medida que se aplicaba calor, el equipo descubrió que a 180 ° C, Los nanocristales de CsPbBr3 se forman dentro del mineral.

Los reordenamientos estructurales inducidos por el calor que crean estos nanocristales también tragan defectos naturales en el cristal original donde faltaban los átomos de bromo. concluyeron los investigadores. Estas vacantes de bromo actúan como trampas para pasar las excitaciones. Confinado en estas trampas es mucho más probable que los excitones se recombinen y emitan luz.

"Ahora que tenemos este conocimiento fundamental, nuestro siguiente paso es pasar a posibles aplicaciones, "Dice De Bastiani." La fotoluminiscencia única manifestada por Cs4PbBr6 hace que estas perovskitas sean materiales atractivos para dispositivos de electroluminiscencia, láseres y convertidores de luz ".

Mientras tanto, muchos otros miembros poco explorados de la familia de las perovskitas con propiedades interesantes están esperando ser revelados, Añade De Bastiani. "Un ejemplo es CsPb2Br5, un cristal único que sintetizamos recientemente por primera vez con propiedades optoelectrónicas invisibles ".