vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2023.3(132).365-373vestnovsu-228Research ArticleЭлектроникаElectronicsКонкурирующие механизмы роста при формировании поликристаллической пленки MAPbI3Competing growth mechanisms during the formation of a MAPbI3 polycrystalline filmhttps://orcid.org/0000-0001-9626-7612РябкоА. А.RyabkoA. A.

Рябко Андрей Андреевич – кандидат технических наук, младший научный сотрудник,

Санкт-Петербург.

Saint Petersburg.

a.a.ryabko93@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0009-6273-1478ОвезовМ. К.OvezovM. K.

Овезов Максат Кемалович – магистр, младший научный сотрудник,

Санкт-Петербург.

Saint Petersburg.

strontiumx94@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0195-8870МаксимовА. И.MaksimovA. I.

Максимов Александр Иванович – кандидат физико-математических наук, доцент,

Санкт-Петербург.

Saint Petersburg.

aimaximov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5449-4446АлешинА. Н.AleshinA. N.

Алешин Андрей Николаевич – доктор физико-математических наук, доцент,

Санкт-Петербург.

Saint Petersburg.

aleshin.transport@mail.ioffe.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6500-5492МошниковВ. А.MoshnikovV. A.

Мошников Вячеслав Алексеевич – доктор физико-математических наук, профессор,

Санкт-Петербург.

Saint Petersburg.

vamoshnikov@mail.ruФизико-технический институт имени А. Ф. Иоффе Российской академии наукРоссияThe Ioffe Physical-Technical Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University "LETI"Russian Federation20232609202303(132)365373Copyright © Рябко А.А., Овезов М.К., Максимов А.И., Алешин А.Н., Мошников В.А., 20232023Рябко А.А., Овезов М.К., Максимов А.И., Алешин А.Н., Мошников В.А.Ryabko A.A., Ovezov M.K., Maksimov A.I., Aleshin A.N., Moshnikov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/228

Представлены результаты исследования тонких поликристаллическихи перовскитных слоев CH3NH3PbI3 (MAPbI3). Полученные слои MAPbI3 обладают характерным спектром поглощения, оптической шириной запрещенной зоны и фотооткликом на облучение в видимой области спектра. Обнаружено два механизма кристаллизации в слое MAPbI3 в процессе нагрева, обеспечивающие формирование пленки из кристаллитов с характерными размерами 100–200 нм и удлиненных дендритных структур с размерами более 50 мкм. Транспорт в исследованных пленках описывается моделью токов, ограниченных пространственным зарядом, при наличии гистерезиса вольт-амперных характеристик, обусловленного миграцией ионов.

The results of studying thin polycrystalline perovskite layers of CH3NH3PbI3 (MAPbI3) are presented. The resulting MAPbI3 layers demonstrate a characteristic absorption spectrum, optical band gap, and photoresponse to irradiation in the visible region of the spectrum. Two crystallization mechanisms have been found in the MAPbI3 layer during heating, which ensure the formation of a film of crystallites with characteristic sizes of 100–200 nm and long dendritic structures with a length of more than 50 μm. A space-charge-limited current regime has been registered, as well as hysteresis due to ion migration.

перовскитметаллоорганическийгибридныйMAPbI3центрифугированиемеханизмы кристаллизациидендритыperovskitemetallo-organichybridMAPbI3centrifugationcrystallization mechanismsdendritesИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23- 42-10029, https://rscf.ru/project/23-42-10029/.ReferencesLian Z., Yan Q., Gao T., Ding J., Lv Q., Ning C., Li Q., Sun J.-L. Perovskite CH3NH3PbI3(Cl) Single Crystals: Rapid Solution Growth, Unparalleled Crystalline Quality, and Low Trap Density toward 108 cm–3 // Journal of the American Chemical Society. 2016. 138(30). 9409-9412. DOI: 10.1021/jacs.6b05683Lian Z., Yan Q., Gao T., Ding J., Lv Q., Ning C., Li Q., Sun J.-L. Perovskite CH3NH3PbI3(Cl) Single Crystals: Rapid Solution Growth, Unparalleled Crystalline Quality, and Low Trap Density toward 108 cm–3 // Journal of the American Chemical Society. 2016. 138(30). 9409-9412. DOI: 10.1021/jacs.6b05683Rong S. S., Faheem M. B., Li Y.-B. Perovskite single crystals: Synthesis, properties, and applications // Journal of Electronic Science and Technology. 2021. 19(2). 100081. DOI: 10.1016/j.jnlest.2021.100081Rong S. S., Faheem M. B., Li Y.-B. Perovskite single crystals: Synthesis, properties, and applications // Journal of Electronic Science and Technology. 2021. 19(2). 100081. DOI: 10.1016/j.jnlest.2021.100081Churl Kim Y., Hee Kim K., Son D.-Y., Jeong D.-N., Seo J.-Y., Suk Choi Y., Taek Han I., Yoon Lee S., Park N.-G. Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging // Nature. 2017. 550(7674). 87-91. DOI: 10.1038/nature24032Churl Kim Y., Hee Kim K., Son D.-Y., Jeong D.-N., Seo J.-Y., Suk Choi Y., Taek Han I., Yoon Lee S., Park N.-G. Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging // Nature. 2017. 550(7674). 87-91. DOI: 10.1038/nature24032Im J. H., Kim H. S., Park N. G. Morphology-photovoltaic property correlation in perovskite solar cells: One-step versus two-step deposition of CH3NH3PbI3 // APL Materials. 2014. 2(8). 081510. DOI: 10.1063/1.4891275Im J. H., Kim H. S., Park N. G. Morphology-photovoltaic property correlation in perovskite solar cells: One-step versus two-step deposition of CH3NH3PbI3 // APL Materials. 2014. 2(8). 081510. DOI: 10.1063/1.4891275Zhou Y., Yang M., Wu W., Vasiliev A. L., Zhu K., Padture N. P. Room temperature crystallization of hybrid-perovskite thin films via solvent–solvent extraction for high-performance solar cells // Journal of Materials Chemistry A. 2015. 3(15). 8178-8184. DOI: 10.1039/C5TA00477BZhou Y., Yang M., Wu W., Vasiliev A. L., Zhu K., Padture N. P. Room temperature crystallization of hybrid-perovskite thin films via solvent–solvent extraction for high-performance solar cells // Journal of Materials Chemistry A. 2015. 3(15). 8178-8184. DOI: 10.1039/C5TA00477BAhmed D. S., Mohammed B. K., Mohammed M. K. A. Long-term stable and hysteresis-free planar perovskite solar cells using green antisolvent strategy // Journal of Materials Science. 2021. 56(27). 15205-15214. DOI: 10.1007/s10853-021-06200-wAhmed D. S., Mohammed B. K., Mohammed M. K. A. Long-term stable and hysteresis-free planar perovskite solar cells using green antisolvent strategy // Journal of Materials Science. 2021. 56(27). 15205-15214. DOI: 10.1007/s10853-021-06200-wZhao X., Xu H., Wang Z., Lin Y., Liu Y. Memristors with organic‐inorganic halide perovskites // InfoMat. 2019. 1(2). 183-210. DOI: 10.1002/inf2.12012Zhao X., Xu H., Wang Z., Lin Y., Liu Y. Memristors with organic‐inorganic halide perovskites // InfoMat. 2019. 1(2). 183-210. DOI: 10.1002/inf2.12012Ham S., Choi S., Cho H., Na S.-I., Wang G. Photonic organolead halide perovskite artificial synapse capable of accelerated learning at low power inspired by dopamine‐facilitated synaptic activity // Advanced Functional Materials. 2019. 29(5). 1806646. DOI:10.1002/adfm.201806646Ham S., Choi S., Cho H., Na S.-I., Wang G. Photonic organolead halide perovskite artificial synapse capable of accelerated learning at low power inspired by dopamine‐facilitated synaptic activity // Advanced Functional Materials. 2019. 29(5). 1806646. DOI:10.1002/adfm.201806646Zhu X., Lee J., Lu W. D. Iodine vacancy redistribution in organic–inorganic halide perovskite films and resistive switching effects // Advanced Materials. 2017. 29(29). 1700527. DOI: 10.1002/adma.201700527Zhu X., Lee J., Lu W. D. Iodine vacancy redistribution in organic–inorganic halide perovskite films and resistive switching effects // Advanced Materials. 2017. 29(29). 1700527. DOI: 10.1002/adma.201700527Liu X., Wang Y., Wang Y., Zhao Y., Yu J., Shan X., Tong Y., Lian X., Wan X., Wang L., Tian P., Kuo H.-C. Recent advances in perovskites-based optoelectronics // Nanotechnology Reviews. 2022. 11(1). 3063-3094. DOI: 10.1515/ntrev-2022-0494Liu X., Wang Y., Wang Y., Zhao Y., Yu J., Shan X., Tong Y., Lian X., Wan X., Wang L., Tian P., Kuo H.-C. Recent advances in perovskites-based optoelectronics // Nanotechnology Reviews. 2022. 11(1). 3063-3094. DOI: 10.1515/ntrev-2022-049411Алешин А. Н., Белорус А. О., Врублевский И. А., Истомина М. С., Кондратьев В. М., Королев Д. В., Максимов А. И., Мошников В. А., Муратова Е. Н., Налимова С. С., Пухова В. М., Рыжов О. А., Семенова А. А., Смердов Р. С., Спивак Ю. М., Чернякова Е. В. Наночастицы, наносистемы и их применение. Cенсорика, энергетика, диагностика. Санкт-Петербург, СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2020. 280 с.Aleshin A. N., Belorus A. O., Vrublevsky I. A., Istomina M. S., Kondratiev V. M.,Korolev D. V., Maksimov A. I., Moshnikov V. A., Muratova E. N., Nalimova S. S., Pukhova V. M., Ryzhov O. A., Semenova A. A., Smerdov R. S., Spivak Yu. M., Chernyakova E. V. Nanochastitsy, nanosistemy i ikh primeneniye. Censorika, energetika, diagnostika [Nanoparticles, nanosystems and their application. Sensorics, energetics, diagnostics]. Saint Petersburg, Saint Petersburg Electrotechnical University "LETI" Publ., 2020. 280 p.Zhang Y., Zhang H., Zhang X., Wei L., Zhang B., Sun Y., Hai G., Li Yu-jie. Major impediment to highly efficient, stable and low-cost perovskite solar cells // Metals. 2018. 8(11). 964. DOI: 10.3390/met8110964Zhang Y., Zhang H., Zhang X., Wei L., Zhang B., Sun Y., Hai G., Li Yu-jie. Major impediment to highly efficient, stable and low-cost perovskite solar cells // Metals. 2018. 8(11). 964. DOI: 10.3390/met8110964

The authors declare that there are no conflicts of interest present.