Конкурирующие механизмы роста при формировании поликристаллической пленки MAPbI₃

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.

1. Lian 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.6b05683

2. Rong 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.2021.100081

3. Churl 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/nature24032

4. Im 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: 10.1063/1.4891275

5. Zhou 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/C5TA00477B

6. Ahmed 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-w

7. Zhao X., Xu H., Wang Z., Lin Y., Liu Y. Memristors with organic‐inorganic halide perovskites // InfoMat. 2019. 1(2). 183-210. DOI: 10.1002/inf2.12012

8. Ham 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.201806646

9. Zhu 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.201700527

10. Liu 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-2022-0494

11. Алешин 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.

12. 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/met8110964