Figura 1:(a - e) Imagen óptica de perovskitas híbridas 2D de gran tamaño (monocristal) y diferentes series homólogas (compuestos con el mismo grupo funcional pero que difieren en el número de unidades repetidas) de n =1 an =4. ( f - j) Esquemas que muestran la estructura de la celda unitaria. (k - o) Imágenes de microscopía de fuerza atómica y perfil de las capas de perovskita de células unitarias exfoliadas. Crédito:Universidad Nacional de Singapur
Los científicos de NUS han descubierto que las propiedades de emisión de luz de la perovskita híbrida bidimensional (2-D) molecularmente delgada se pueden ajustar de una manera altamente reversible para aplicaciones optoelectrónicas ultradelgadas. Se ha fabricado un fotodetector altamente eficiente utilizando perovskitas híbridas con el grosor de un solo pozo cuántico.
Las perovskitas en capas son procesables en solución, Materiales de bajo costo que se pueden utilizar como fotodetectores o emisores de luz. Se espera que la capacidad superior del cristal de perovskita para detectar y emitir luz con alta eficiencia encuentre aplicaciones prácticas en varios campos. Cada unidad básica de una perovskita híbrida 2-D se construye utilizando una capa semiconductora de material inorgánico intercalada entre dos capas aislantes orgánicas. Si bien los investigadores han estudiado perovskitas en capas en su forma a granel durante los últimos treinta años, Las propiedades de estos cristales cuando su espesor se reduce a unas pocas capas individuales no se han explorado en gran medida.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Loh Kian Ping, del Departamento de Química, NUS ha descubierto que una capa molecularmente delgada de perovskita se puede filtrar de una manera altamente reversible sin introducir defectos permanentes en el material que puedan afectar sus propiedades de emisión de luz. También, las propiedades de emisión de la perovskita se pueden ajustar de forma reversible bajo tensiones repetidas. Los investigadores lograron esto encapsulando la superficie de la perovskita con una capa delgada de nitruro de boro hexagonal ópticamente transparente. Esta capa de barrera atrapa las moléculas orgánicas en la superficie de la capa de perovskita, evitando que se escapen al aire incluso bajo una fuerte irradiación láser.
Usando un método de cristalización de temperatura controlada, los investigadores sintetizaron monocristales de perovskita del tamaño de un centímetro de la fase Ruddlesden-Popper (una forma de estructura de perovskita en capas). Estos cristales especialmente preparados son mucho más grandes que los habituales del tamaño de una micra y permitieron al equipo despegar capas delgadas utilizando el método de "cinta adhesiva" (método similar al utilizado para obtener grafeno a partir del grafito). Estos cristales ultrafinos se utilizaron luego para los experimentos.
Figura 2:Impresión de un artista de la interacción del láser con perovskitas 2D molecularmente delgadas encapsuladas por nitruro de boro hexagonal (capa azul). Crédito:Universidad Nacional de Singapur
El profesor Loh dijo:"A diferencia de las perovskitas a granel, donde las cadenas orgánicas de las capas adyacentes están interdigitadas y compactas, la capa de cadena orgánica de las perovskitas ultrafinas se puede "relajar" más fácilmente bajo la activación láser o térmica. Este proceso de "relajación" cambia sus propiedades de emisión de luz. Descubrimos que la emisión de luz puede revertirse a su estado inicial al restringir ("des-relajar") la superficie de la capa ultrafina de perovskita ".
"También hemos estudiado la estructura atómica de estas perovskitas utilizando el microscopio de fuerza atómica QPlus. Dependiendo de la energía térmica suministrada, las capas orgánicas de la superficie pueden ensamblar y cambiar las propiedades optoelectrónicas del cristal de manera reversible. Esto podría usarse para desarrollar dispositivos optoelectrónicos ajustables por deformación, "añadió el profesor Loh.
