Cod Proiect: PN-III-P1-1.1-PD-2016-1546

Director Proiect: Dr. Cristina Besleaga Stan

Tip Proiect: National

Programul de incadrare al Proiectului:  RESURSE UMANE, PD

Finantat de: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii, UEFISCDI

Contractor: Institutul National C-D pentru Fizica Materialelor

Status: In desfasurare

Data Inceperii: 02 Mai, 2018

Data Finalizarii: 20 Aprilie, 2020

De curand s-a observat ca perovskiti halogenati sunt adecvati pentru aplicatii opto-electronice si electronice inalt performante. De necontestat este faptul ca, din clasa sa de materiale – perovskiti halogenati, iodura de plumb si metil amoniu detine cele mai bune caracteristici. Perovskiti halogenati pe baza de plumb au concentrat in mod special atentia cercetatorilor ca urmare a performatelor exceptionale ale celulelor solare hibride, in care aceste materiale au rolul de a absorbi lumina solara si de a genera eficient purtatori de sarcina, insa, din cauza toxicitatii plumbului,  asupra lor persista scepticismul legat de utilizarea la scala industriala. Proprietatiile excelente ale perovskitiilor de baza de plumb sunt datorate in general configuratiei electronice, 6s2, a compusului. Aceasta configuratie este intalnita si in alti compusi metalici tranzitionali. Proiectul cauta solutii dincolo de plumb, concentrandu-se asupra perovskitilor halogenati pe basa de stibiu: iodura de stibiu si metil amoniu ((CH3NH3)3Sb2I9).
În ceea ce privește utilitatea lor, datorită coeficientului de absorbție ridicat, valorilor de mobilitate electronice mari si versatilitati de a modifica energia banzii interzise (de la albastru la infrarosu),  perovskiti halogenati pot fi utilizati cu succes atat in celule solare cat si in foto-tranzistori. O cosecinta a fabricarii cu succes a foto-tranzistorilor pe baza de perovskit halogenat este dezvoltarea tranzistorilor cu emisie de lumina, dispozitive ce vor sta la baza noilor generatii de afisaje electronice. Foto-tranzistorii pe baza de perovskiti halogenati deschid noi directii de cercetare, iar acest proiect creeaza oportunitatea de a explora acest subiect nou si binenteles, intrigant.
Obiectivul principal al acestui proiect este de a fabrica photo-tranzistori pe baza de perovskiti halogenati si de a investiga modul in care lumina infuenteaza mecanismele de transport in perovskitii halogenati fara plumb.

Director de proiect: Cristina Besleaga Stan

Mentor: Lucian Pintilie

Rezultate:

S-au obtinut filme de (CH3NH3)3Sb2I9-xClx folosind doua metode: in doi pasi (plecand de la stratul anorganic depus prin centrifugare sau evaporare) si intr-un singur pas (din solutie).

Imersarea filmelor de SbI3 in solutie de CH3NH3Cl conduce la dizolvarea totala si foarte rapida a stratului de SbI3, indiferent de solventul folosit in obtinerea solutiei de CH3NH3Cl: alcool isopropilic anhidru, DMSO ((CH3)2SO), DMF ((CH3)2NC(O)H), toluen (C7H8), clor-benzen (C6H5Cl) ori hexan (C6H14). Astfel, nu se pot obtine, in doi pasi, filme de (CH3NH3)3Sb2I9-xClx folosind doar metode umede/chimice. In consecinta, s-a optat pentru obtinerea CH3NH3Cl prin evaporare termica.

Conform rezultatelor XRD, filmele fabricate in doi pasi prezinta predominant faza pur organica (CH3NH3Cl). Exista indicii, obtinute prin analizele FTIR si cele UV-VIS-NIR, ca reactia de obtinere a perovskitului halid a avut loc, insa nu in intreg volumul materialului. Se va lucra in continuare pentru optimizarea acestor procese de depunere. Avem in vedere scaderea semnificativa a grosimii stratului de SbI3 centrifugat dar si depunerea succesiva, prin evaporare, a unoi multi-straturi de SbI3/CH3NH3/SbCl3/CH3NH3I/SbI3/CH3NH3Cl , fiecare dintre aceste straturi sa aiba grosimi de cativa nanometrii, pentru a facilita reactia in tot volumul structurii, scopul final fiind acela de a obtine predominand faza de  (CH3NH3)3Sb2I9-xClx.

Filmele de (CH3NH3)3Sb2I9-xClx obtinute intr-un singur pas, din solutie, prezinta caracteristici electrice similare unui feroelectric. Acestea urmeaza a fi analizate in detaliu (pentru confirmarea feroelectricitatii acestui material) in perioada urmatoare.

 

Conferinte:

EMRS 2018 Fall – Varsovia, Polonia, poster "Lead-free halide perovskite for field effect thin film transistors”, autori: C. Beșleagă, R. Radu, L. Bălescu, V. Stancu, L. Pintilie.

CRISTINA BESLEAGA STAN, Doctor in Fizica

Cercetator stiintific gradul III

Departament: Laboratorul de Materiale si Structuri Multifunctionale