Физики СПбГУ первыми в мире измерили ключевое свойство нового полупроводника

Учёные Санкт-Петербургского государственного университета впервые измерили дисперсию показателя преломления перовскита MAPbI₃ — перспективного полупроводника. Исследование проводилось при температуре, близкой к абсолютному нулю, на базе лаборатории кристаллофотоники СПбГУ.

Результаты исследования опубликованы в The Journal of Physical Chemistry C.

Перовскиты — это материалы с формулой ABX₃. Их взаимодействие со светом зависит от состава: от того, какие элементы используются как A, B и X.

Перовскиты, в формуле которых X — это галогены (например, йод, бром или хлор), называются галогенидными. Сейчас их пытаются применять в различных устройствах, таких как солнечные элементы, фотодетекторы, диоды и лазеры.

Перовскит MAPbI₃ — эффективный поглотитель и излучатель света. Важный параметр перовскитов — показатель преломления в области прозрачности, где материал не поглощает свет. Он зависит от энергии света и поэтому непостоянен. Экситоны играют важную роль в поглощении и излучении света. Это квазичастицы, которые «мигрируют» по материалу.

Физики Санкт-Петербургского университета исследовали оптические свойства MAPbI3 при низких температурах вблизи края поглощения. Эта область мало изучена, так как именно здесь свойства материала определяются экситонами.

Мы измерили спектр отражения перовскита MAPbI₃ при температуре 4 К (-269 °C). Для этого мы разделили отражённый от материала свет на спектр падающего света и получили коэффициент отражения материала, который связан с показателем преломления.

Таким образом, мы впервые измерили дисперсию показателя преломления перовскита MAPbI₃ в области прозрачности вблизи экситонного резонанса при температуре 4 K. Также мы изучили, как эта дисперсия меняется с повышением температуры вплоть до 80 К, — рассказала инженер-исследователь лаборатории кристаллофотоники СПбГУ Анна Самсонова (на фото).

В некоторых исследованиях показатель преломления перовскитов принимается за константу.

Учёные СПбГУ считают, что нужно учитывать дисперсию показателя преломления при расчёте параметров устройств на основе перовскита. Это особенно важно при низких температурах, когда взаимодействие света с экситонами приводит к быстрому изменению показателя преломления.

Результаты исследования помогут понять границы применения перовскита и его поведение в нестандартных условиях.

16.08.2024