Исследование ионной миграции в органо-неорганических перовскитах для реализации солнечных элементов и светодиодов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Верхоглядов Григорий Андреевич

• Верхоглядов Григорий Андреевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Верхоглядов Григорий Андреевич

Оглавление

Стр.

Реферат

Synopsis

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Галогенидные перовскиты

1.2 Ионная миграция в перовскитах

1.3 Дефекты и методы их пассивации в перовскитах

1.4 Важные свойства перовскитов

1.5 Принципы работы солнечного элемента

1.6 Основные параметры солнечных элементов

1.7 Солнечные элементы на основе перовскитов

1.8 Солнечные элементы с ионным затвором

1.9 Принципы работы светодиода и его основные параметры

1.10 Светодиоды на основе перовскитов

1.11 Светоизлучающие солнечные элементы

1.12 Выводы из главы

Глава 2. Технологии и методики исследования

2.1 Приготовление раствора органо-неорганического перовскита

2.2 Нанесение тонких пленок

2.3 Термическое напыление в вакуумной камере

2.4 Сборка устройств

2.5 Исследование тонких пленок перовскита

2.5.1 Фотолюминесцентная спектроскопия

2.5.2 Абсорбционная спектроскопия и измерение внешнего квантового выхода фотолюминесценции

2.5.3 Время-разрешённая фотолюминесцентная спектроскопия

Стр.

2.5.4 Сканирующая электронная микроскопия и

атомно-силовая микроскопия

2.6 Исследование устройств на основе перовскита

2.6.1 Исследование солнечных элементов

2.6.2 Исследование светодиодов

2.7 Выводы из главы

Глава 3. Применение ионной миграции для переключения между режимами светоизлучающего солнечного элемента

3.1 Светоизлучающий солнечный элемент на основе перовскита со смешанным анионом

3.2 Выводы из главы

Глава 4. Солнечный элемент с ионным затвором

4.1 Ионный затвор, управляемый напряжением от внешнего источника

4.2 Ионный затвор, управляемый фото-генерируемым напряжением

на СЭ

4.3 Выводы из главы

Глава 5. Области стабильности фазовой сегрегации в

органо-неорганических перовскитах

5.1 Пассивация поверхностных дефектов пленок перовскита

методом постотжига в парах растворителей

5.2 Температурная зависимость фазовой сегрегации в пленках органо-неорганических перовскитов обогащенных бромом

5.3 Скорость излучательной рекомбинации пленок органо-неорганического перовскита обогащенных бромом

5.4 Выводы из главы

Заключение

Словарь терминов

Стр.

Список рисунков

Список таблиц

Список литературы

Благодарности

Приложение А. Основные публикации автора по теме

диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование ионной миграции в органо-неорганических перовскитах для реализации солнечных элементов и светодиодов»

Реферат

Общая характеристика диссертации

Актуальность. Галогенидные перовскиты - это класс полупроводниковых материалов, объединенных одной кристаллической структурой типа АВХ3. В последние годы они привлекают большой интерес благодаря своим уникальным свойствам, что позволяет находить применение перовскитам в различных областях науки и техники. Например, перовскиты обладают высоким коэффициентом поглощения [1; 2], узкой спектральной линией излучения [3; 4], высокой эффективностью фотолюминесценции (ФЛ) [5] и высокой подвижностью носителей заряда [6]. Эти свойства перовскитов позволяют собирать такие оптоэлектронные устройства, как солнечные элементы (СЭ) [7; 8], светодиоды (СИД) [5; 9], а также лазеры, фотодетекторы, мемристоры и газовые датчики [10—13].

Исследование структуры галогенидного перовскита и его транспортных свойств было проведено еще в девяностых годах прошлого века [14]. Позже, в 1999 году, перовскиты были впервые использованы для создания тонкопленочных СИД [15]. Однако первая фотовольтаическая ячейка на основе галогенидного перовскита была собрана только в 2009 году, и ее эффективность составила 3,8% [16]. В настоящее время фотовольтаические ячейки на основе перовскита способны достигать эффективности сопоставимые с рекордными значениями СЭ на основе кремния и превосходят 25% [8; 17]. Путь развития кремниевой технологии СЭ, который занял более 60 лет, перовскитам удалось пройти за 14 лет [18; 19]. СИД на основе перовскитов также могут демонстрировать впечатляющие показатели яркости выше 70000 Кд/м2 и эффективности выше 30% [5; 20—22]. Кроме того, изменяя состав перовскита, можно получить любой цвет излучения от синего до инфракрасного [23; 24], благодаря изменению ширины запрещенной зоны (ЗЗ). Меняя катионный и анионный состав галогенидного перовскита возможно изменять ширину его ЗЗ от 1.5 до 3.2 эВ [25]. Возможность получения излучения любой длины волны из видимой области спектра важна для применения галогенидных перовскитов в различных дисплеях для более четкой передачи картинки.

Однако, несмотря на множество положительных свойств перовскитов, в них также присутствуют и недостатки. Одно из таких явлений - ионная миграция [26], которую обычно рассматривают как отрицательный процесс в перовскитах. Под действием падающего света или приложенного напряжения ионы способны мигрировать по кристаллической решетке перовскита. И это приводит к образованию гистерезиса на вольт-амперных характеристиках (ВАХ) СЭ [27; 28].

Наиболее стабильными составами перовскитов против ионной миграции являются моногалогенидные перовскиты [29; 30]. Перовскиты со смешанным анионом, в которых анион представлен в виде смеси из двух или трех различных галогенидов, демонстрируют высокую фазовую нестабильность. В них присутствует фазовая или галогенидная сегрегация [31], которая представляет собой фазовую нестабильность, происходящую под действием падающего света или приложенного электрического напряжения и является прямым следствием ионной миграции в перовскитах. Например, в перовскитах со смешанным анионом МЛРЬВг1.511.5, анионы способны мигрировать по кристаллической решетке и образовывать области, обогащенные одним из анионов. Обогащенные йодом области являются более узкозонными в сравнении с исходным составом, а обогащенные бромом более широкозонными. Домены, обогащенные йодом, способны выступать в качестве центров излучательной рекомбинации носителей заряда, через которые протекает вся люминесценция [32; 33]. Галогенидная сегрегация проявляется практически во всех перовскитах со смешанными анионом, за редким исключением [34; 35]. Данный феномен выражается в смещении пика люминесценции в более широковолновую область относительно исходного излучения с длиной волны, соответствующей ширине ЗЗ перовскита со смешанным анионом. Данный эффект значительно усложняет получение СИД с определенной длиной волны излучения. Например, перовскит с шириной ЗЗ, соответствующей синему цвету излучения видимой области, можно легко синтезировать на основе перовскита со смешанным анионом бром/хлор, однако положение максимума пика люминесценции перовскита такого состава сместится ближе к зеленому цвету излучения [36] из-за образования обогащенных бромом доменов. Галогенидная сегрегация также значительно усложняет применение перовскитов со смешанным анионом в тандемных СЭ [37].

Несмотря на то, что эффект фазовой сегрегации в перовскитах был обнаружен восемь лет назад и проведено большое количество исследований по

данной теме, механизмы его действия до конца не известны [38; 39]. Более того, на данный момент практически отсутствуют методы эффективного подавления этого эффекта, кроме использования низкоразмерных перовскитов [40—42]. Об фазовой стабильности галогенидного перовскита можно утверждать при неизменном положении пика спектра люминесценции под действием оптической или электрической накачки. Однако, можно говорить лишь об области стабильности при определенной интенсивности и времени воздействия. Следовательно, более глубокое понимание динамики фазовой сегрегации и ионной миграции в галогенидных перовскитах позволит получить стабильные СЭ и СИД на основе перовскитов со смешанным анионом.

Тем не менее, несмотря на все минусы присутствия ионной миграции в галогенидных перовскитах, ей может быть найдено положительное применение. Одним из таких применений является возможность формирования рт-структуры внутри пленки перовскита. Формирование рт-структуры дает возможность создавать электрохимические ячейки на основе перовскита. Приложенное электрическое напряжение к электрохимической ячейке на основе перовскита приводит к миграции катионов и анионов к противоположным границам пленки перовскита и позволяет получать эффект электролюминесценции (ЭЛ) без использования дополнительных транспортных слоев [43]. Более того, формирование рт-структуры внутри слоя перовскита позволяет улучшить разделение заряда в перовскитных СЭ [44], что повышает их эффективность. Также ионная миграция в перовскитах может быть использована для сборки новых типов многофункциональных устройств [44; 45].

Кроме того, использование внешних ионов, также является одним из возможных направлений улучшения параметров устройств на основе перовскита [46; 47]. Ионные жидкости (ИЖ) и другие ионные добавки способны значительно улучшить эффективность СЭ и СИД, за счет пассивации поверхностных дефектов перовскитах и улучшению проводящих свойств транспортных слоев [48—50]. Кроме того, использование ИЖ возможно для создания СЭ с ионным затвором. Такое устройство было реализовано на основе органических СЭ, что позволило значительно улучшить параметры устройства [51]. Ионы ИЖ, движение которых управляется приложенным напряжением на затвор, могут легировать углеродные нанотрубки (УНТ) и слой фуллеренов, что приводит к росту эффективности СЭ с 0.02% до 4.2%.

Таким образом, можно сделать вывод, что управляемая миграция ионов способна положительно влиять на параметры оптоэлектронных устройств на основе галогенидных перовскитов, а также помочь в создании новых типов устройств.

Цель исследования. Создание оптоэлектронных устройств, а именно солнечных элементов и светодиодов, и улучшение их параметров за счет управляемой ионной миграции.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

— Синтез тонких пленок органо-неорганического перовскита со смешанным анионным состава МЛжРЛ1-жРЬВг21, при х от 0 до 1. Исследование методов улучшения их морфологии.

— Подбор конструкции, сборка и измерение основных параметров светоиз-лучающих солнечных элементов на основе перовскитов со смешанным анионом состава МЛжРЛ1-жРЬВг21, при х от 0 до 1. Исследование переключения между режимами СЭ/СИД за счет миграции собственных ионов перовскита.

— Сборка и измерение основных параметров СЭ с ионным затвором с подачей напряжения от внешнего источника. Исследование процесса улучшения параметров СЭ за счет легирования УНТ и электронного транспортного слоя (ЭТС) с помощью ИЖ, благодаря изменению напряжения на затворе.

— Создание и измерение СЭ с ионным затвором работающим за счет собственного фотогенерируемого напряжения СЭ. Изучения влияния различных ИЖ и ЭТС на параметры устройства.

— Исследование динамики фотоиндуцированной сегрегации при различных температурах в обогащенных бромом перовскитов со смешанным анионом. Создание тонких пленок органо-неорганического перовскита со смешанным анионным состава МЛРЬВг2 510 5, МЛРЬВг21.

— Исследование зависимости положения и амплитуды пика люминесценции в пленках органо-неорганического перовскита со смешанным анионом от скорости излучательной рекомбинации.

Методы исследования. Основные методы исследования, которые использовались в данной работе: Для исследования тонких пленок перовскита

использовалась профилометрия с помощью профилометров Ambios technology XP-1 и KLA tencor P-7. Профилометрия дает возможность изучить толщину и шероховатость пленки. Для получения более точной информации о толщине и шероховатости пленок использовались атомно-силовой микроскоп (ACM) Oxford Asylum Research Jupiter XR Atomic Force Microscope и сканирующие электронные микроскопы ^ЭМ) Zeiss SIGMA 5GG VP Scanning Electron Microscope и DMG7 Zeiss Supra 4G. Фотолюминесцентная спектроскопия использовалась для получения спектров фотолюминесценции (ФЛ). Для получения спектров ФЛ использовалась оптическая установка состоящая из оптической накачки, в виде лазера от Thorlabs с длиной волны 4G5 нм, двух апертур, проб-станции TTF4 desert cryogenics, коллиматора и спектрометра Ocean optic. Визуализация спектров ФЛ выполнялось в программе OceanView. Измерения CЭ проводились при помощи солнечного симулятора Asahi Spectra HAL-32G и источника измерений Keithley 24GG. Оптическая мощность излучения CИД измерялась при помощи Ophir Nova 2. Cпектры ЭЛ измерялись при помощи спектрометра Avantes AvaSpec-Mini4096CL. Низкотемпературные измерения проводились в проб-станции TTF4 desert cryogenics с использованием жидкого азота для охлаждения. Измерение квантового выхода ФЛ (КВФЛ) проводилось в интегрирующей сфере, с оптической накачкой в виде лазера от Thorlabs с длиной волны 4G5 нм. Время разрешенная спектроскопия проводилась с оптической накачкой от импульсного лазера Pharos, Light Conversion с длиной волны 532 нм, длительность импульса составляла 22G фс с частотой импульсов 25G кГц. Фотоны испущенные пленкой перовскита под действием данной накачки собирались при помощи детектора фотонов MFD FDM series и обрабатывались при помощи скоростной электроники PicoHarp 3GG TCSFC Module (Time-Correlated Single Photon Counting). Низкотемпературная время-разре-шённая фотолюминесцентная спектроскопия проводилась в гелиевом криостате ARS S2G4FF-DMX-2G-G.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. ^лнечный элемент на основе органо-неорганического перовскита состава FAXMA1-xPbBr2I, при значении параметра x в интервале от G до 1, переключается в светодиодный режим работы за счет миграции на границу с электронным транспортным слоем собственных органических катионов перовскита с ненулевым дипольным моментом, что

приводит к уменьшению порогового напряжения зажигания светодио-да до 2 раз без использования вспомогательных транспортных слоев.

2. Легирование углеродного электрода и электронного транспортного слоя солнечного элемента с ионным затвором на основе перовскита МАРЫз ионными жидкостями ЭЕМЕ-ВР4, ЭЕМЕ-ТР81 и ВМШ-ВР4, управляемое приложением напряжения от внешнего источника или приложением собственного фотогенерируемого напряжения солнечного элемента на затвор, позволяет увеличить коэффициент полезного действия солнечного элемента до 4 раз без использования технологически сложных методов легирования.

3. Изменение положения и амплитуды пика люминесценции в пленках органо-неорганического перовскита со смешанным анионом МАРЬВгж13-ж, при х равном 2 и 2.5, осуществляется за счет изменения скорости излучательной рекомбинации в исходном и сегрегированном перовските и позволяет определить область стабильности положения пика люминесценции перовскита и увеличить квантовый выход фотолюминесценции до 4 раз, что создает перспективы для создания стабильных светодиодов на их основе.

Научная новизна данной работы включает, но не ограничивается следующими пунктами:

1. Впервые описан принцип переключения устройства из режима СЭ в СИД, за счет миграции ионов перовскита с ненулевым дипольным моментом и были собраны светоизлучающие солнечные элементы на основе данного принципа переключения.

2. Впервые было использовано собственное фото-генерируемое напряжения на СЭ как активатора миграции ионов из ИЖ для улучшения собственных параметров СЭ с ионным затвором.

3. Впервые была исследована низкотемпературная динамика фазовой фотосегрегации в перовскитах в обогащенных бромом составах МАРЬВг21 и МАРЬВг2 510 5. И были показаны образования промежуточных пиков на спектрах ФЛ и установлена связь положения и интенсивности пика с временем жизни и скоростью излучательной рекомбинации ФЛ.

Теоретическая значимость заключается в описании механизмов уменьшения потенциального барьера на границе перовскит/транспортный слой, за счет миграции органических катионов с ненулевым дипольным моментом. Кроме того, научная значимость заключается в описании особой динамики фазовой сегрегации обогащенных бромом органо-неорганических перовскитов, с образованием промежуточных доменов в пленке перовскита и представлении зависимости между положением (интенсивностью) пика и временем жизни ФЛ. Также научная значимость заключается в представлении новой схемы подключения СЭ с ионным затвором.

Практическая значимость заключается в возможности применения ионной миграции в галогенидных перовскитах для создания различных оптоэлек-тронных устройств, а также для улучшения их параметров и характеристик. Иными словами, практическая значимость заключается в создании нового типа гибридных устройства с переключением между двумя режимами работы за счет собственной миграции ионов. Ионная миграция внутри перовскита позволяет формировать рт-структуру, что способствует лучшему разделению заряда в СЭ. Использование органического катиона с ненулевым дипольным моментом в составе перовскита позволяется производить переключение устройства между режимами СЭ/СИД за счет приложения напряжения к СЭ без использования дополнительных транспортных слоев и электродов.

Кроме того, практическая значимость заключается в создании нового типа СЭ, способного улучшать свои параметры за счет собственного фотоге-нерируемого напряжения и ионов ИЖ. Использование ИЖ и ионного затвора в перовскитных СЭ позволяется значительно увеличить плотность тока короткого замыкания (Л5С), фактора заполнения (РР), напряжение холостого хода (Уос) и коэффициента полезного действия (КПД) СЭ. Рост КПД СЭ в 3-4 раза становится возможным за счет диффузии ионов из ИЖ, управляемой напряжением на затворе. Данные внешние ионы способны соединяться с поверхностью УНТ и менять их работу выхода, что приводит к устранению барьера Шоттки, на границе ЭТС/УНТ. Более того, эти внешние ионы так же способны улучшать проводящие свойства фуллеренов, что оказывает положительное влияние на параметры СЭ.

Также, практическая значимость заключается в более детальном изучении процессов динамики ионной миграции в перовскитах со смешанным

анионом, что позволяет приблизиться к получению стабильных пленок перов-скита с шириной ЗЗ около 2 эВ, что может быть использовано в тандемных СЭ и стабильных СИД.

Ценность данной научной работы заключается в описании принципов работы и сборке гибридного оптоэлектронного устройства, способного работать в двух режимах СЭ/СИД с возможностью переключаться между ними, благодаря ионной миграции катионов и анионов перовскита. Также, ценность заключается в сборке СЭ на основе перовскита с ионным затвором, трехкратное улучшение эффективности которого возможно, благодаря приложению на затвор электрического напряжения генерируемого под действием падающего света или напряжения от внешнего источника. Более того, ценность заключается в экспериментальной демонстрации температурной зависимости положения пика люминесценции органо-неорганического перовскита обогащенного бромом и ее связь со временем жизни излучательной рекомбинации.

Кроме того, соискатель имеет два патента на полезные модели по теме диссертации: Перестраиваемый светодиод на основе перовскита с модификацией интерфейса, № 195827 от 06.02.2020 и Полупроводниковое устройство на основе запассивированного органо-неорганического перовскита, № 203663 от 15.04.2021.

Достоверность данной работы подтверждается использованием различных взаимодополняющих современных экспериментальных методов на сертифицированных и откалиброванных приборах и установках. Результаты разнообразных экспериментальных исследований не противоречат между собой, а также подтверждаются многократной воспроизводимостью. Все полученные данные были интерпретированы на основе ранее опубликованных результатов, полученных различными научными группами.

Аппробация работы. Результаты были представлены на следующих международных конференциях, школах и воркшопах:

1. Московская осенняя международная конференции по перовскитной фо-товольтаике (MAPPIC-2019), Москва, Россия, 2019.

2. Международная школа SLALOM (School on Advanced Light-Emitting and Optical Materials), Санкт-Петербург, Россия, 2019.

3. Международная конференция Photonics Online Meet-up, в онлайн-фор-мате, 2020.

4. Международная конференция по метаматериалам и нанофотонике METANANO, в онлайн-формате, 2020.

5. Международная конференция по метаматериалам и нанофотонике METANANO, в онлайн-формате, 2021.

6. Международный воркшоп Sejong UTD - IRC, Ричардсон, США, 2023.

7. Международная школа METANANO summer school on nanophotonics and advanced materilas, Циндао, Китай, 2023.

8. Международная конференция 9th International Conference on Nanoscience and Technology (ChinaNANO 2023), Пекин, Китай, 2023.

Личный вклад автора. Вклад соискателя состоит в изготовлении тонких пленок галогенидных перовскитов, измерении спектров их фотолюминесценции и поглощения, исследовании пленок с помощью СЭМ и АСМ. Кроме того, вклад состоял в проведении измерений спектров ФЛ тонких пленок перовскита при низкой температуре. Соискатель внес основной вклад в определение наилучшей конструкции СЭ и светоизлучающих СЭ, а именно подбирал оптимальные транспортные слои, электроды и составы перовскита под конкретные задачи исследования. Также соискатель осуществлял сборку данных тонкопленочных оптоэлектронных устройств, и проводил измерение их ВАХ, спектров ЭЛ, оптической мощности излучения СИД, а также внешнюю квантовую эффективность (ВКЭ) СЭ. Кроме того, соискатель принимал непосредственное участие в постановке задач и последующей подготовке и написании научных публикаций и патентов по теме исследований.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и 1 приложения. Полный объём диссертации составляет 244 страницы, включая 83 рисунка и 3 таблицы. Список литературы содержит 199 наименований.

Основное содержание работы

В Главе 1 представлен литературный обзор по галогенидных перовскитам, а также по различным оптоэлектронным устройствам, которые можно собрать на их основе. Приводится описание структуры перовскита и его возможные фазы; описана ионная миграция в перовскитах, ее положительные и отрицательные стороны; показано важное следствие ионной миграции в перовскитах: фазовая сегрегация; представлена краткий обзор методов пассивации дефектов в перовските; описаны важные свойства перовскитов, такие как высокий коэффициент поглощения и возможность менять ширину ЗЗ в зависимости от состава; описаны фундаментальные принципы работы СЭ на рп-переходе; представлены главные параметры и основные характеристики солнечных элементов; отдельно описывается принцип работы СЭ на основе галогенидного перовски-та, представлены его главные отличия от классической кремниевой технологии; описаны основные принципы работы СИД на рп-переходе, а также их основные свойства и характеристики; отдельно выделяются СИД на основе перовскита и его возможные конструкции; глава завершается обзором существующих свето-излучающих СЭ и их достигнутые параметры.

В Главе 2 представлено описание основных технологий и методик исследования перовскитных пленок и оптоэлектронных устройств на их основе. В данной главе описан поэтапный метод создания растворов галогенидных перов-скитов различных составов и методы нанесения тонких пленок перовскита и оптоэлектронных устройств на их основе.

В данной главе был подробно описан основной метод нанесения тонких пленок перовскита и некоторых транспортных слоев - метод центрифугирования, в том числе с использованием антирастворителя. А также метод вакуумного напыления для нанесения металлических электродов и слоя фулле-ренов. Помимо методов нанесения была показана пошаговая технология сборки светоизлучающих СЭ и СЭ с ионным затвором, с описанием схемы соединения и принципа работы ионного затвора.

Были описаны основные методики исследования тонких пленок. Такие, как фотолюминесцентная спектроскопия, которая применялась для определения ширины ЗЗ перовскита по положению пика ФЛ, а также для оценки интенсивности и стабильности этого пика во времени и при различных темпера-

турах. Эта спектроскопия опирается на детектирование фотонов, испускаемых в перовскитной пленке в результате излучательной рекомбинации при воздействии оптической накачки с более высокой энергией, чем ширина ЗЗ исследуемого материала. Абсорбционная спектроскопия, которая определяет ширину ЗЗ исследуемого материала из спектров его поглощения. Измерение внешнего КВФЛ, который дает информацию об отношении количества испускаемых фотонов к количеству поглощенных фотонов. Время-разрешённая фотолюминесцентная спектроскопия - для определения времени жизни ФЛ и для определения доминирующего типа рекомбинации носителей заряда в исследуемой пленке перовскита. А также сканирующая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия для определения морфологии и толщин тонких пленок.

Также в данной главе приводится описание основных методов исследования устройств на основе перовскитов. Такие, как условия измерение и методы получения ВАХ СЭ, из которых можно получить информацию об основных параметрах СЭ. Измерение ВКЭ СЭ, которая демонстрирует насколько эффективно падающий на СЭ свет преобразуется в фототок. А также приводятся методы измерения основных характеристик СИД, такие, как ВАХ СИД, получение спектров ЭЛ СИД и измерения энергетического излучения СИД.

В Главе 3 приведены результата исследования по созданию светоизлуча-ющего солнечного элемента на основе органо-неорганического перовскита со смешанным анионом. В данной главе приводится описание принципа уменьшения потенциального барьера на границе слой перовскита - ЭТС. В общем случае СЭ и СИД имеют схожее устройство, но выполняют противоположные функции, поэтому транспортные слои и конструкция устройства подбирается таким образом, чтобы максимально эффективно работать в одном режиме. Поэтому оптимизированная конструкция СЭ по умолчанию является плохим СИД и наоборот. На рисунке 1а схематично показана зонная диаграмма СЭ на основе перовскита, где транспортные слои подобраны таким образом, чтобы добиться наиболее эффективного разделения фотогенерируемых носителей заряда и минимизировать их рекомбинацию. Если же данное устройство переключить в режим работы СИД, то потенциальные барьеры на границе транспортных слоев и эмиссионного слоя перовскита препятствуют эффективной работе устройства, что показано на рисунке 1Ь.

Рисунок 1 — а) Схематическое изображение работы СЭ на основе перовскита Ь) Схематическое изображение работы не оптимизированного СИД на основе перовскита с) Схематичное изображение архитектуры светоизлучающего СЭ на основе перовскита МАРЬВг21 ^ Формирование рт-структуры в перовските МАРЬВг21 под действием внешнего электрического напряжения.

В данной главе приводится сравнение различных катионных составов перовскита, общая формула которых МАжРА1-жРЬВг21, где х=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1 и метод переключения устройства между режимами СЭ/СИД. конструкция устройства на основе перовскита МАРЬВг21 представлена на рисунке 1с и является оптимизированной конструкцией СЭ на основе галогенидного перовскита. Дырочный транспортный слой (ДТС) поли (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат (ПЭДОТ:ПСС) наносился методом центрифугирования на подложку с необходимым патерном оксида индия-олова (1ТО), слой перовскита также наносился методом центрифугирования. Слой ЭТС С60 и электрод фторид лития/серебро наносились методом вакуумного напыления.

Благодаря ионной миграции в перовскитах под действием приложенного внешнего электрического напряжения ионы перовскита перемещаются к границам раздела перовскит - транспортный слой и образуют рт-структуру внутри перовскита [26]. На рисунке Ы схематично показана формирование рт-структу-ры в исследуемом перовските. В данной главе описывается сравнение устройств на основе МАРЬВг21 и РАРЬВг21, а также их смеси. Чем больше метиламония

Напряжение (В) х(РАкМА1-иРЬВг21)

Рисунок 2 — а) ВАХ в режиме СИД после приложения внешнего электрического напряжения к устройству Ь) Зависимость У^ от катионного состава перовскита.

(МА) в составе перовскита, тем ниже пороговое напряжение светодиода (У^), хотя ширина ЗЗ МАРЬВг21 немного шире, чем у РАРЬВг2Р Это можно видеть на ВАХ показанных на рисунке 2а. Такая разница в У^ светодиода связана с наличием дипольного момента у ионов МА и формамидиния (РА). Органические катионы под действием внешнего электрического напряжения двигаются к границе со слоем С60 и образуют там дипольный слой, который в свою очередь создает дополнительное поле, что и приводит к уменьшению потенциального барьера и переключает устройство в режим работы СИД. Дипольный момент молекулы МА на порядок выше, чем у РА, что приводит к более сильному уменьшению потенциального барьера на границе с ЭТС С60. Схематическое изображение формирования дипольного слоя показано на рисунке 3, а зависимость У^ от катионного состава представлена на рисунке 2Ь.

Однако, при использовании моногалоидного перовскита МАРЬВг3, данного эффекта уменьшения У^ при приложении внешнего электрического напряжения не наблюдалось. Это связано с низкой скоростью миграции органических катионов в моногалоидных перовскитах [29; 52].

Таким образом, в результате данного исследования было отработано получение тонких пленок перовскита состава МАжРА1-жРЬВг21 и собраны све-тоизлучающие СЭ на их основе, проведены измерения основных параметров данных устройств в двух режимах работы - СЭ и СИД. Был описан метод переключения устройства между режимами, за счет миграции собственных ионов перовскита и органических катионов с ненулевым дипольным моментом в частности.

Рисунок 3 — Схематическое изображение искривления зон и формирования дипольного слоя на границе перовскит/С60 под действием приложенного электрического напряжения.

В Главе 4 представлены результаты работы по улучшению параметров СЭ за счет миграции внешних ионов из ИЖ управляемой за счет приложения напряжения на затвор.

В первой части главы приводится описание СЭ с ионным затвором, электрическое напряжение на который подается от внешнего источника. Структура устройства представляет собой стандартную конструкцию СЭ на основе перов-скита, где на подложку с патерном 1ТО наносится слой ПЭДОТ:ПСС и слой перовскита МАРЬ13 методом центрифугирования. Слой С60 наносился методом вакуумного напыления. Сверху методом ламинирования наносились две параллельные полоски УНТ. Первая полоса УНТ является электродом, а вторая контр-электродом. Капля ИЖ РЕМЕ-БР4 и соединяет электрод и контр-элек-трод. Система из двух полос УНТ и ИЖ является ионным затвором в данной конструкции для СЭ. Схематическое изображение структуры представлено на рисунке 4а, СЭМ изображение структуры показано на рисунке 4Ь. Подавая положительное электрическое напряжение на затвор (положительная полярность напряжения подается на контр-электрод и отрицательная на электрод) или же отрицательное (отрицательная полярность напряжения подается на контр-элек-трод и положительная на электрод) можно управлять миграцией ионов из ИЖ

Рисунок 4 — а) Схематическое изображение архитектуры СЭ и ионным затвором. Ь) СЭМ изображение структуры СЭ и ионным затвором. с) Схематическое изображения принципа работы СЭ и ионным затвором.

и менять параметры устройства. Схематичное изображение структуры с приложенным положительным напряжением на затвор показано на рисунке 4с.

При подаче положительного напряжения на ионный затвор положительные ионы ЭЕМЕ+ ИЖ начинают двигаться к отрицательному УНТ электроду. Накопление катионов ИЖ приводит к уменьшению барьер Шоттки на границе УНТ - Сб0, за счет изменения работы выхода УНТ. Нейтрализация потенциального барьера приводит к улучшению параметров СЭ, что наблюдается на ВАХ СЭ представленных на рисунке 5а. ВАХ СЭ с ионным затвором в сухом состоянии без ИЖ имеет э-образную форму и достаточно низкую Л^ и ЕЕ. Однако, при добавлении ИЖ и при дальнейшем приложении положительного напряжения на затвор происходит рост Л^ и ЕЕ, и как следствие, рост КПД СЭ с ионным затвором. Для подтверждения улучшения параметров СЭ благодаря ИЖ, были проведены измерения ВКЭ СЭ с ионным затвором, что продемонстрировано на рисунке 5Ь. Данные измерения находятся в хорошем согласовании с результатами измерения ВАХ СЭ с ионным затвором.

Во второй части главы рассматривается СЭ с ионным затвором, на который подается электрическое напряжение генерируемое на СЭ под действием падающего света (или Уос).

Использование Уос в качестве электрического напряжения подаваемого на затвор аналогично по принципу действия напряжению от внешнего источника. Это можно видеть на рисунке 6а и Ь. На рисунке 6а представлены ВАХ работы устройства в трех режимах: без ИЖ; с ИЖ, но без напряжения на затворе; и с ИЖ и Уос подаваемым на затвор. На рисунке 6Ь тоже показаны ВАХ в трех режимах. Однако, в третьем режиме работы, вместо Уос подается 1 В

Напряжение (В) Длина волны (нм)

Рисунок 5 — а) ВАХ СЭ с ионным затвором при различных напряжениях подаваемых на затвор. Ь) ВКЭ СЭ с ионным затвором при различных напряжениях

подаваемых на затвор.

от внешнего источника, что примерно равно Уос. Характеристики схожи между собой, что говорит об равнозначности схемы с напряжением от внешнего источника и схемы с Уос, подаваемый на затвор. На рисунке 6с представлена диаграмма размаха КПД СЭ с ионным затвором в трех режимах работы. На рисунке 6d представлены ВАХ СЭ с ионным затвором демонстрирующие эффект приложения отрицательного напряжения на затвор. Прикладывая отрицательное напряжение на затвор, положительные ионы ИЖ начинают двигаться к УНТ контр-электроду, а отрицательные к УНТ электроду, что приводит к увеличению потенциального барьера на границе УНТ - С60, и, как следствие ухудшению всех параметров СЭ.

Улучшение параметров устройства при приложении прямого напряжения связан с тремя эффектами. Первый связан с увеличением проводимости УНТ. Второй - с изменением работы выхода УНТ под действием ИЖ [53; 54]. УНТ обладают большой площадью поверхности, на которой могут аккумулироваться ионы ИЖ. При подаче положительного напряжения на затвор ионы ЭЕМЕ+, собираются на УНТ, что приводит к появлению положительного объемного заряда, который компенсируется электронами, что и приводит к изменению работы выхода УНТ. В режиме работы без ИЖ потенциальный барьер на границе фуллеренов и УНТ препятствует эффективному сбору фотогенериру-емых носителей, что негативно сказывается на параметрах СЭ. Схематичное изображения СЭ с ионным затвором в данном режиме представлено на рисун-

Рисунок 6 — а) ВАХ СЭ с Уос подаваемым на ионный затвор. Ь) ВАХ СЭ с напряжением с внешнего источника подаваемым на ионный затвор. с) диаграмма размаха КПД СЭ с ионным затвором в трех режимах работы. ^ ВАХ с положительным и отрицательным напряжением на затворе.

ке 7a, а его зонная структура показана на рисунке 7d. При нанесении ИЖ на затвор, даже без приложения напряжения происходит частичное улучшения параметров, что связано с частичным легированием слоя С60, который является слоем n-типа. Это способствует ограниченному движению положительных ионов ИЖ к интерфейсу и небольшому уменьшению потенциального барьера. Схематичное изображения СЭ с ионным затвором в данном режиме представлено на рисунке 7b, а его зонная структура показана на рисунке 7e. Приложение положительного напряжения на затвор стимулирует дальнейшее движение положительных ионов на УНТ электрод и более сильному изменению его работы выхода. Схематичное изображения СЭ с ионным затвором в данном режиме работы представлено на рисунке 7c, а его зонная структура показана на рисунке 7f.

№ (е) (1)

Рисунок 7 — a) Схематичное изображения СЭ с ионным затвором без ИЖ. Ь)

Схематичное изображения СЭ с ионным затвором с ИЖ, но без электрического напряжения на затворе. е) Схематичное изображения СЭ с ионным затвором с ИЖ и \ос на затворе. ^ Зонная структура СЭ с ионным затвором без ИЖ. е) Зонная структура СЭ с ионным затвором с ИЖ, но без электрического напряжения на затворе. Г) Зонная структура СЭ с ионным затвором с ИЖ и Уос на

затворе.

Третий эффект связан с проникновением ИЖ в слой С60, приводит к улучшению ее проводящих свойств за счет легирование ионами ИЖ. Для сравнения эффекта легирования ЭТС использовались различные фуллерены - С60 и С70, которые имеют различные размеры и форму молекул. Более того, были использованы различные типы ИЖ ЭЕМЕ-ТР81 и БМ1М-БР4, которые также имеют различные размеры.

Таким образом, в результате данного исследования были созданы СЭ с ионным затвором. Где ионный затвор позволяет управлять миграцией ионов ИЖ при помощи приложения электрического напряжения на затвор. Использование ионного затвора на СЭ позволяет значительно улучшать параметры устройства. Л5С может быть увеличено до 2 раз, а КПД СЭ до 4 раз. Кроме того были реализованы два типа соединения для подачи напряжения на затвор: от внешнего источника электрического напряжения и с подачей на затвор собственного фото-генерируемого напряжения на СЭ.

В Главе 5 представлены результаты температурной зависимости фазовой сегрегации органо-неорганических перовскитов со смешанным анионом и

описывается зависимость положения и интенсивности пика ФЛ от скорости из-лучательной рекомбинации.

В первой части данной главы рассматривается метод пассивации пленок перовскита МАРЬВг21, который способен изменить скорость излучательной рекомбинации ФЛ. Было проведено исследование влияния постотжига пленок перовскита в парах различных растворителей, таких как диметилформамид (ДМФ), диметилсульфоксид (ДМСО) и ацетонитрил (АЦН), схематичное изображения технологии отжига показана на рисунке 8а. Двадцатиминутный отжиг в парах ДМСО дал наилучший результат, КВФЛ увеличился в 4 раза с 3.42% до 13.83%, время жизни ФЛ также возросло после отжига, спектр время разрешенной ФЛ показан на рисунке 8Ь. Вследствие чего, растет амплитуда пика ФЛ. Данные результаты связан с уменьшением числа поверхностных дефектов в пленках перовскита, через которые проходила безызлучательная рекомбинация. В результате постотжига границы зерен, где находится наибольшая концентрация дефектов смачиваются парами растворителей и соединяются с соседними зернами. Это приводит к уменьшению общей плоскости поверхности зерен и, как следствие, к уменьшению общего числа поверхностных дефектов в пленке перовскита. На рисунке 8с и d представлены СЭМ изображения пленок пе-ровскита без отжига в парах растворителей и после отжига в парах ДМСО соответственно. На данных рисунках явно видно увеличение среднего размера зерна пленок после их отжига в парах ДМСО.

Во второй части главы приводится описание протекания фазовой сегрегации в пленках перовскита состава МАРЬВгж11-ж при х = 2; 2.5. Пленки перовскита были получены методом центрифугирования. Над данными пленками проводилось исследование зависимости спектра ФЛ в зависимости от времени воздействия лазерным излучением при различных температурах. В качестве источника накачки ФЛ использовался лазер с длиной волны 405 нм. Особый интерес представляли обогащенные бромом перовскиты МАРЬВг21 и МАРЬВг25105 в которых наблюдалось образование промежуточных пиков между изначальным и сегрегированным, после формирования временного сегрегированного пика. Для более детального понимая данного процесса были проведены температурные измерения ФЛ в диапазоне от 77 К до 295 К.

На рисунках 9а, Ь, с, d и е представлены 2Э карты изменения положения и интенсивности пика ФЛ пленок МАРЬВг21 во времени. При температуре 77 К фазовая сегрегация отсутствует, что связано с очень низкой подвижностью гало-

Рисунок 8 — а) Схематическое изображение отжига пленок перовскита в парах растворителей. Ь) Время разрешенная ФЛ спектроскопия пленок МЛРЬБг21 без отжига (черная кривая) и после отжига в парах ДМФ (красная кривая) и ДМСО (синяя кривая). с) СЭМ изображение пленки МЛРЬБг21 без отжига в парах растворителей ^ СЭМ изображение пленки МЛРЬБг21 после отжига в

парах ДМСО.

генов. С ростом температуры до 147 К, фазовая сегрегация в течение 10 минут облучения лазером также не наблюдается, однако сам пик смещен от положения при 77 К. Смещение положения пика с ростом температуры объясняется изменением фазы перовскита с орторомбической в тетрагональную. При дальнейшем повышении температуры до 217 К галогенидная сегрегация начинает протекать под действием лазерного излучения, однако медленнее, чем при комнатной температуре. Данная карта показывает, что изначально имеется только пик соответсвующий ширине ЗЗ перовскита МЛРЬБг21 [55], однако практически сразу появляется пик соответсвующий сегрегированной области с длиной волны 750 нм. Более того, при дальнейшем воздействии лазером на пленку пе-

Рисунок 9 — 2Э карта ФЛ пленок перовскита МАРЬБг21 при различных температурах а) 77 К. Ь) 147 К. е) 217 К. а) 295 К.

ровскита образуется промежуточный пик с длиной волны около 700 нм, а потом еще один около 650 нм, которые со временем стремятся в сторону сегрегированного пика. При комнатной температуре также можно наблюдать формирование промежуточного пика около 700 нм, однако из-за более высоких скоростей миграции, он быстрее смещается в сторону сегрегированного пика. Перовскит состава МАРЬБг25105 демонстрирует похожие тенденции к образованию промежуточных пиков. Данный эффект связан с формированием нано-доменов. Последовательность с которой появляются спектры ФЛ связана с разной скоростью миграции йода и брома. Тем не менее наличие большой концентрации брома в составе, приводит к формированию нано-доменов со соотношением бром / йод отличным он исходного и полностью сегрегированного состава.

На рисунке 10а можно наблюдать изменение перовскитной фазы с ростом температуры. Важно отметить, что смена фазы происходит постепенно, и проявляется в росте пика, соответствующего тетрагональной фазе перовски-

Температура (К) Температура (К)

Рисунок 10 — а) Спектры ФЛ для перовскита состава МЛРЬБг21 в начале излучения лазером и через 5 минут излучения при различных температурах. Ь) Положение исходного и сегрегированного пока ФЛ в зависимости от температуры. с) Интенсивность исходного пика и сегрегированного в зависимости от

температуры.

та, рядом с пиком, соответствующим орторомбической фазе. Для перовскита состава MAPbBr2I пик на спектре ФЛ, соответствующий тетрагональной фазе, начинает проявляться при температуре 110 K, а при температуре 160 K становится доминирующим, когда пик, соответствующий орторомбической фазе, практически исчезает. Рисунок 10а также показывает, что пороговая температура начала галогенидной сегрегации в перовските состава MAPbBr2I начинается также при температуре около 160 K.

Смещение пика ФЛ на примерно 30 нм между 110 K и 160 К, показанное на рисунке 10b, происходит в результате изменения фазы. При дальнейшем росте температуры таких изменений в положении исходного пика не наблюдается, что говорит о неизменной тетрагональной фазе перовскита вплоть до комнатной температуры. Сегрегированный пик перовскита MAPbBr2I за 5 минут воздействия лазерным излучением с ростом температуры смещается в более длинноволновую область до температуры 200 К, а затем стабилизируется. Это говорит о росте коэффициента диффузии ионов йода в пленке перовскита с ростом температуры.

Интенсивность исходного пика ФЛ с ростом температуры падает, однако интенсивность сегрегированного пика растет до 200 К, а затем начинает падать. Такое поведение интенсивности сегрегированного пика в совокупности с его положением говорит о том, что при 200 К 5 минут воздействия лазером достаточно, чтобы сформировать области обогащенные йодом достаточного размера, чтобы пройти начальные фазы сегрегации, в которых интенсивность значительно меняется в короткие период времени. При дальнейшем увеличении температуры преобладающим становится эффект уменьшения интенсивности излучения с ростом температуры, связанный с ростом интенсивности колебаний решетки. Эти зависимости показаны на рисунке 10с.

В третьей части главы представлено исследование, в котором приводится связь между положением пика ФЛ и временем жизни ФЛ. В данной части работы проводилась время-разрешённая фотолюминесцентная спектроскопия при различных температурах - от 77 K до 300 K - отдельно для исходного и сегрегированного пика. На рисунке 11a представлены характеристики времени жизни ФЛ в перовскитной пленке MAPbBr2I для различных температур. Можно видеть, что изменение температуры влияет на время жизни ФЛ. Время жизни излучательной рекомбинации (trad) можно определить благодаря би-экспоненциальной аппроксимации полученной кинетики затухания. Первая

экспонента определяет вклад во время жизни от излучательной рекомбинации (trad), вторая экспонента соответствует вкладу во время жизни от рекомбинации Шокли-Рида-Холла (tsr^). Кроме того, на вставке к рисунку 11а можно увидеть, что на температуре около 200 К начинает появляться сегрегированный пик. Для разделения вкладов во время жизни ФЛ исходный пик и сегрегированный пик были разделены при помощи фильтров, пропускающих излучение только меньше или только больше 700 нм. На рисунках 11b и с можно увидеть кинетику затухания ФЛ отдельно для исходного и сегрегированного перовскита соответственно. На вставках к рисункам 11b и с представлены спектры ФЛ пленок при соответствующих температурах. Отсюда можно предсказать зависимость КВФЛ исследуемых пленок перовскита от температуры. Более того, меняя температуру, можно изменять скорость излучательной рекомбинации и скорость рекомбинации Шокли-Рида-Холла, что непосредственно связано с фазовой сегрегацией в перовските со смешанным анионом, а следовательно, с изменением положения пика ФЛ.

Исходя из полученных данных, изменение времени жизни можно разделить на 4 этапа поочередного увеличения и уменьшения времени жизни ФЛ. На первом этапе trad растет с ростом температуры, на втором - начинает падать, на третьем снова начинает расти, а на последнем - снова начинает падать. Границы этапов связаны с двумя влияющими факторами - изменение фазы перовскита с орторомбической на тетрагональную и фазовая сегрегация в галогенидном перовските со смешанным анионом. Отсюда можно говорить о наличии непосредственной связи времени жизни ФЛ и положением ее пика. Управляя температурой галогенного перовскита можно подавлять галогенидную сегрегацию и получать более широкозонную ФЛ, однако увеличивая температуру можно осуществить фазовый переход и инициировать процесс сегрегации, который обладает более высоким временим жизни ФЛ.

Таким образом, в результате данного исследования была установлена связь между положением и интенсивностью пика ФЛ от скорости излуча-тельной рекомбинации. Интенсивность пика может меняться через пассивацию поверхностных дефектов методом постотжига в парах растворителей. Уменьшение числа дефектов приводит к уменьшению числа безызлучательных переходов и росту времени жизни ФЛ, что отражается на интенсивности ФЛ. Положение пика ФЛ, также может управляться через изменение времени жизни ФЛ при помощи температуры. Кроме того, низкотемпературные измерения

Время (не) Время (не) Время (не)

Рисунок 11 — а) Кинетика затухания ФЛ перовскита состава МАРЬВг21 при различных температурах. Ь) Кинетика затухания ФЛ исходного пика перовскита состава МАРЬВг21. с) Кинетика затухания ФЛ сегрегированного пика перовскита состава МАРЬВг21.

способны замедлить миграцию ионов в перовските со смешанным анионом, что позволяет более тщательно изучить динамику сегрегации перовскитов обогащенных бромом.

В заключении представлены основные результаты работы:

1. Была отработана технология получения тонких пленок органо-неорганического перовскита со смешанным анионным состава МАЖРА1-ЖРЬВг21, при х от 0 до 1 хорошего качества.

2. Была подобрана оптимальная конструкция и произведена сборка све-тоизлучающих СЭ состава МАЖРА1-ЖРЬВг21, при х от 0 до 1. А так же проведены измерения параметров в двух режимах работы.

3. Был описан принцип переключения между режимами СЭ/СИД в све-тоизлучающих СЭ за счет миграции собственных ионов перовскита.

4. Была подобрана конструкция устройства, произведена сборки и измерении основных параметров СЭ с ионным затвором, при подаче напряжения на затвор от внешнего источника.

5. Были описаны процессы легирования УНТ и ЭТС при помощи ИЖ, управляемые напряжением на затворе, которые приводят к улучшению параметров СЭ.

6. Было реализовано соединение, при котором на ионный затвор подается напряжение генерируемое на СЭ под действием падающего света. А также проведены измерения основных параметров данных СЭ.

7. Был проведен сравнительный анализ влияния различных транспортных слоев и ИЖ на параметры СЭ с ионным затвором.

8. Была отработана техника постотжига в парах растворителей ДМФ, ДМСО, АЦН и изучено ее влияние на время жизни ФЛ и амплитуду пика ФЛ пленок перовскита состава MAPbBr2I

9. Было отработано получение органо-неорганических перовскитных пленок со смешанным анионным состава MAPbBr25I05, MAPbBr2I и измерена температурная зависимость фазовой сегрегации в них. Было показно образование промежуточных пиков ФЛ в перовскитах обогащенных бромом.

10. Было проведено исследование времени жизни ФЛ для различных температур пленок состава MAPbBr2.5Io.5 и MAPbBr2I и показаны времена жизни ФЛ для исходного и сегрегированного пика по отдельности.

Публикации автора по теме диссертации

Основные результаты по теме диссертации изложены в 4 публикациях. Из них все 4 опубликованы в изданиях, индексируемых в базе цитирования Scopus или Web of Science. Автор диссертации имеет 2 охранных документа на результат интеллектуальной деятельности (полезная модель).

Список всех публикаций автора по теме диссертации:

1. Dipolar cation accumulation at the interfaces of perovskite light-emitting solar cells / D. Gets [и др.] // Journal of Materials Chemistry C. — 2020. — Июнь. — Т. 8, № 47. — С. 16992—16999. — URL: https : //DOI . org/ 10.1039/D0TC02654A.

2. Effect of Solvent Annealing on Optical Properties of Perovskite Dualfunctional Devices / G. A. Verkhogliadov [и др.] // Solid State Phenomena. — 2020. — Нояб. — Т. 312. — С. 185—191. — URL: https : //doi . org/10. 4028/www. scientific.net/SSP.312.185.

3. Ionic Liquid Gating in Perovskite Solar Cells with Fullerene/Carbon Nanotube Collectors / A. Mahmoodpoor [и др.] // Energy Technology. —

2022. — Т. 10, № 9. — С. 2200485. — URL: https : //doi . org/10 . 1002/ ente.202200485.

4. Photoinduced Self-Gating of Perovskite Photovoltaic Cells in Ionic Liquid / G. Verkhogliadov [и др.] // ACS Materials Au. — 2023. — Т. 3, № 4. — С. 337— 350. — URL: https://doi.org/10.1021/acsmaterialsau.3c00006.

Кроме того по теме диссертации имеются два патента: Перестраиваемый светодиод на основе перовскита с модификацией интерфейса / Верхоглядов Г.А. [и др.] / полезная модель № 195827 от 06.02.2020.

Полупроводниковое устройство на основе запассивированного органо-неорганического перовскита / Верхоглядов Г.А. [и др.] / полезная модель № 203663 от 15.04.2021

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Верхоглядов Григорий Андреевич

Заключение

В диссертационной работе было проведено исследование миграции ионов в перовскитах различных составов и собраны оптоэлектронные устройства на их основе. Были проведены исследования необходимые для создания светоизлу-чающих СЭ, СЭ с ионным затвором и изучена связь между положением пика ФЛ пленок органо-неорганического перовскита и скоростью излучательной рекомбинации в них. По результатам работы:

1. Была отработана технология получения органо-неорганических перов-скитных пленок со смешанным анионным состава МЛжРЛ1-жРЬБг21, при х от 0 до 1 хорошего качества.

2. Была подобрана оптимальная конструкция устройства и произведена сборка светоизлучающих СЭ состава МЛжРЛ1-жРЬБг21, при х от 0 до 1. А так же проведены измерения параметров в двух режимах работы.

3. Был описан принцип переключения между режимами СЭ/СИД в све-тоизлучающих СЭ за счет миграции собственных ионов перовскита.

4. Была подобрана конструкция устройства, произведена сборки и измерении основных параметров СЭ с ионным затвором, при подаче напряжения на затвор от внешнего источника.

5. Были описаны процессы легирования углеродных нанотрубок и электронного транспортного слоя ИЖ, управляемое напряжением на затворе, лежащие в основе улучшения параметров СЭ.

6. Было реализовано соединение, при котором на ионный затвор подается напряжение генерируемое на СЭ под действием падающего света. А также проведены измерения основных параметров данных СЭ.

7. Был проведен сравнительный анализ влияния различных транспортных слоев, ионных жидкостей и типов углеродных нанотрубок на параметры СЭ с ионным затвором.

8. Была отработана техника постотжига в парах растворителей ДМФ, ДМСО, АЦН и изучено ее влияние на скорость излучательной рекомбинации и амплитуду пика ФЛ пленок перовскита состава МЛРЬБг21

9. Было отработано получение органо-неорганических перовскитных пленок со смешанным анионным состава МЛРЬБг2 510 5, МЛРЬБг21 и измерена температурная зависимость фазовой сегрегации в них. Было

показно образование промежуточных пиков ФЛ в перовскитах обогащенных бромом.

10. Было проведено исследование времени жизни ФЛ для различных температур пленок состава МЛРЬБг25105 и МЛРЬБг21 и показаны времена жизни ФЛ для исходного и сегрегированного пика по отдельности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Верхоглядов Григорий Андреевич, 2023 год

Список литературы

1. Park N.-G. Perovskite solar cells: an emerging photovoltaic technology // Materials today. — 2015. — T. 18, № 2. — C. 65—72.

2. Optical characteristics and operational principles of hybrid perovskite solar cells / H. Fujiwara [h gp.] // physica status solidi (a). — 2018. — T. 215, № 12. — C. 1700730.

3. Fast anion-exchange in highly luminescent nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X= Cl, Br, I) / G. Nedelcu [h gp.] // Nano letters. — 2015. — T. 15, № 8. — C. 5635—5640.

4. Perovskite light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20 per cent / K. Lin [h gp.] // Nature. — 2018. — T. 562, № 7726. — C. 245— 248.

5. Perovskite Light-Emitting Diodes with EQE Exceeding 28% through a Synergetic Dual-Additive Strategy for Defect Passivation and Nanostructure Regulation / Z. Liu [h gp.] // Advanced Materials. — 2021. — T. 33, № 43. — C. 2103268.

6. Herz L. M. Charge-carrier mobilities in metal halide perovskites: fundamental mechanisms and limits // ACS Energy Letters. — 2017. — T. 2, № 7. — C. 1539—1548.

7. Petrovic M., Chellappan V., Ramakrishna S. Perovskites: solar cells & engineering applications-materials and device developments // Solar Energy. — 2015. — T. 122. — C. 678—699.

8. Perovskite solar cells with atomically coherent interlayers on SnO2 electrodes / H. Min [h gp.] // Nature. — 2021. — T. 598, № 7881. — C. 444—450.

9. Toward Stable and Efficient Perovskite Light-Emitting Diodes / D. Yang [h gp.] // Advanced Functional Materials. — 2022. — T. 32, № 9. — C. 2109495.

10. Advances in small perovskite-based lasers / Q. Zhang [h gp.] // Small Methods. — 2017. — T. 1, № 9. — C. 1700163.

11. Ultrasensitive Perovskite Photodetector Achieved When Configured with a Si Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor / J. Liu [h gp.] // Advanced Photonics Research. — 2023. — T. 4, № 1. — C. 2200034.

12. Recent advances in halide perovskite memristors: materials, structures, mechanisms, and applications / X. Xiao [h gp.] // Advanced Materials Technologies. — 2020. — T. 5, № 6. — C. 1900914.

13. Shinde P., Patra A., Rout C. S. A Review on Sensing Mechanisms and Recent Developments on Metal Halide Based Perovskite Gas Sensors // Journal of Materials Chemistry C. — 2022.

14. Conducting tin halides with a layered organic-based perovskite structure / D. B. Mitzi [h gp.] // Nature. — 1994. — T. 369, № 6480. — C. 467—469.

15. Chondroudis K., Mitzi D. B. Electroluminescence from an organic- inorganic perovskite incorporating a quaterthiophene dye within lead halide perovskite layers // Chemistry of materials. — 1999. — T. 11, № 11. — C. 3028—3030.

16. Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells / A. Kojima [h gp.] // Journal of the american chemical society. — 2009. — T. 131, № 17. — C. 6050—6051.

17. Toward Efficiency Limits of Crystalline Silicon Solar Cells: Recent Progress in High-Efficiency Silicon Heterojunction Solar Cells / Z. Sun [h gp.] // Advanced Energy Materials. — 2022. — T. 12, № 23. — C. 2200015.

18. High-efficiency silicon solar cells: A review / Y. Lee [h gp.] // Israel Journal of Chemistry. — 2015. — T. 55, № 10. — C. 1050—1063.

19. Green M. A. The path to 25% silicon solar cell efficiency: History of silicon cell evolution // Progress in photovoltaics: research and applications. — 2009. — T. 17, № 3. — C. 183—189.

20. Mixed-Dimensional MXene-Based Composite Electrodes Enable Mechanically Stable and Efficient Flexible Perovskite Light-Emitting Diodes / F. Cao [h gp.] // Nano Letters. — 2022. — T. 22, № 10. — C. 4246—4252.

21. Realizing High Brightness Quasi-2D Perovskite Light-Emitting Diodes with Reduced Efficiency Roll-Off via Multifunctional Interface Engineering / Y.-K. Lin [h gp.] // Advanced Science. — 2023. — C. 2302232.

22. Perovskite Light-Emitting Diodes with an External Quantum Efficiency Exceeding 30% / W. Bai [и др.] //Advanced Materials. — 2023. — С. 2302283.

23. Recent Progress on Patterning Strategies for Perovskite Light-Emitting Diodes toward a Full-Color Display Prototype / Y. Zou [и др.] // Small Science. — 2021. — Т. 1, № 8. — С. 2000050.

24. Band-Gap Tuning in All-Inorganic CsPb x Sn1-x Br3 Perovskites / H. A. Schwartz [и др.] // ACS Applied Materials & Interfaces. — 2021. — Т. 13, № 3. — С. 4203—4210.

25. A review on energy band-gap engineering for perovskite photovoltaics / Z. Hu [и др.] // Solar Rrl. — 2019. — Т. 3, № 12. — С. 1900304.

26. Ionic transport in hybrid lead iodide perovskite solar cells / C. Eames [и др.] // Nature communications. — 2015. — Т. 6, № 1. — С. 7497.

27. Origin of J-V hysteresis in perovskite solar cells / B. Chen [и др.] // The journal of physical chemistry letters. — 2016. — Т. 7, № 5. — С. 905—917.

28. Fundamentals of Hysteresis in Perovskite Solar Cells: From Structure-Property Relationship to Neoteric Breakthroughs / Q. Wali [и др.]. — 2022.

29. Slow CH3NH3+ diffusion in CH3NH3PbI3 under light measured by solid-state NMR and tracer diffusion / A. Senocrate [и др.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2018. — Т. 122, № 38. — С. 21803—21806.

30. Stability of mixed-halide wide bandgap perovskite solar cells: Strategies and progress / L. Tao [и др.] // Journal of Energy Chemistry. — 2021. — Т. 61. — С. 395—415.

31. Reversible photo-induced trap formation in mixed-halide hybrid perovskites for photovoltaics / E. T. Hoke [и др.] // Chemical Science. — 2015. — Т. 6, № 1. — С. 613—617.

32. Visualizing phase segregation in mixed-halide perovskite single crystals / W. Mao [и др.] // Angewandte Chemie International Edition. — 2019. — Т. 58, № 9. — С. 2893—2898.

33. Photoinduced anion segregation in mixed halide perovskites / M. C. Brennan [и др.] // Trends in Chemistry. — 2020. — Т. 2, № 4. — С. 282—301.

34. The phase diagram of a mixed halide (Br, I) hybrid perovskite obtained by synchrotron X-ray diffraction / F. Lehmann [и др.] // RSC advances. — 2019. — Т. 9, № 20. — С. 11151—11159.

35. Brivio F., Caetano C., Walsh A. Thermodynamic origin of photoinstability in the CH3NH3Pb (I1-x Br x) 3 hybrid halide perovskite alloy // The journal of physical chemistry letters. — 2016. — Т. 7, № 6. — С. 1083—1087.

36. Cho J., Kamat P. V. Photoinduced phase segregation in mixed halide perovskites: thermodynamic and kinetic aspects of Cl-Br segregation // Advanced Optical Materials. — 2021. — Т. 9, № 18. — С. 2001440.

37. Prospects for metal halide perovskite-based tandem solar cells / R. Wang [и др.] // Nature Photonics. — 2021. — Т. 15, № 6. — С. 411—425.

38. Phase segregation in inorganic mixed-halide perovskites: from phenomena to mechanisms / Y. Wang [и др.] // Photonics Research. — 2020. — Т. 8, № 11. — A56—A71.

39. Mechanisms and suppression of photoinduced degradation in perovskite solar cells / J. Wei [и др.] // Advanced Energy Materials. — 2021. — Т. 11, № 3. — С. 2002326.

40. Knight A. J., Herz L. M. Preventing phase segregation in mixed-halide perovskites: a perspective // Energy & Environmental Science. — 2020. — Т. 13, № 7. — С. 2024—2046.

41. High performance quasi-2D perovskite sky-blue light-emitting diodes using a dual-ligand strategy / F. Wang [и др.] // Small. — 2020. — Т. 16, № 32. —

C. 2002940.

42. Rationalizing the light-induced phase separation of mixed halide organic-inorganic perovskites / S. Draguta [и др.] // Nature communications. — 2017. — Т. 8, № 1. — С. 200.

43. Reconfigurable perovskite lec: Effects of ionic additives and dual function devices / D. Gets [и др.] // Advanced Optical Materials. — 2021. — Т. 9, № 3. — С. 2001715.

44. Light-emitting perovskite solar cell with segregation enhanced self doping /

D. Gets [и др.] // Applied Surface Science. — 2019. — Т. 476. — С. 486—492.

45. Effect of halide-mixing on the switching behaviors of organic-inorganic hybrid perovskite memory / B. Hwang [и др.] // Scientific reports. — 2017. — Т. 7, № 1. — С. 1—8.

46. Bright and effectual perovskite light-emitting electrochemical cells leveraging ionic additives / M. Alahbakhshi [и др.] // ACS Energy Letters. — 2019. — Т. 4, № 12. — С. 2922—2928.

47. Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionic liquid additives / S. Bai [и др.] // Nature. — 2019. — Т. 571, № 7764. — С. 245—250.

48. Ionic liquids-enabled efficient and stable perovskite photovoltaics: progress and challenges / T. Niu [и др.] // ACS Energy Letters. — 2021. — Т. 6, № 4. — С. 1453—1479.

49. Interface modification by ionic liquid: a promising candidate for indoor light harvesting and stability improvement of planar perovskite solar cells / M. Li [и др.] // Advanced Energy Materials. — 2018. — Т. 8, № 24. — С. 1801509.

50. Solution-processable ionic liquid as an independent or modifying electron transport layer for high-efficiency perovskite solar cells / Q. Wu [и др.] // ACS applied materials & interfaces. — 2016. — Т. 8, № 50. — С. 34464— 34473.

51. Ionically gated small-molecule OPV: Interfacial doping of charge collector and transport layer / D. S. Saranin [и др.] // ACS Applied Materials & Interfaces. — 2021. — Т. 13, № 7. — С. 8606—8619.

52. Peroptronic devices: perovskite-based light-emitting solar cells / H.-B. Kim [и др.] // Energy & Environmental Science. — 2017. — Т. 10, № 9. — С. 1950— 1957.

53. Electrochemically Tuned Properties for Electrolyte-Free Carbon Nanotube Sheets / A. A. Zakhidov [и др.] // Advanced Functional Materials. — 2009. — Т. 19, № 14. — С. 2266—2272.

54. Intersubband plasmon observation in electrochemically gated carbon nanotube films / D. Satco [и др.] // ACS Applied Electronic Materials. — 2019. — Т. 2, № 1. — С. 195—203.

55. Color-tuned perovskite films prepared for efficient solar cell applications / D. Cui [и др.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2016. — Т. 120, № 1. — С. 42—47.

56. Bhalla A., Guo R., Roy R. The perovskite structure—a review of its role in ceramic science and technology // Materials Research Innovations. — 2000. — T. 4, № 1. — C. 3—26.

57. An approach based on random sampling and density functional theory to identify highly stable structures of ABX3 compounds // Computational Materials Science. — 2021. — T. 192. — C. 110304.

58. Fan Z, Sun K., Wang J. Perovskites for photovoltaics: a combined review of organic-inorganic halide perovskites and ferroelectric oxide perovskites // Journal of Materials Chemistry A. — 2015. — T. 3, № 37. — C. 18809—18828.

59. Structures, phase transitions and tricritical behavior of the hybrid perovskite methyl ammonium lead iodide / P. Whitfield [h gp.] // Scientific reports. — 2016. — T. 6, № 1. — C. 35685.

60. Influence of phase transition on stability of perovskite solar cells under thermal cycling conditions / J. He [h gp.] // Solar Energy. — 2019. — T. 188. — C. 312—317.

61. Stabilizing perovskite structures by tuning tolerance factor: formation of formamidinium and cesium lead iodide solid-state alloys / Z. Li [h gp.] // Chemistry of Materials. — 2016. — T. 28, № 1. — C. 284—292.

62. New tolerance factor to predict the stability of perovskite oxides and halides / C. J. Bartel [h gp.] // Science advances. — 2019. — T. 5, № 2. — eaav0693.

63. Will organic-inorganic hybrid halide lead perovskites be eliminated from optoelectronic applications? / Z. Yi [h gp.] // Nanoscale Advances. — 2019. — T. 1, № 4. — C. 1276—1289.

64. Wang B., Navrotsky A. Thermodynamics of cesium lead halide (CsPbX3, x= I, Br, Cl) perovskites // Thermochimica Acta. — 2021. — T. 695. — C. 178813.

65. Inorganic CsPbI3 perovskite-based solar cells: A choice for a tandem device / W. Ahmad [h gp.] // Solar Rrl. — 2017. — T. 1, № 7. — C. 1700048.

66. Thomson S. Observing Phase Transitions in a Halide Perovskite Using Temperature Dependent Photoluminescence Spectroscopy // Livingston: Edinburgh Instruments, AN_P45. — 2018.

67. Evidence for ion migration in hybrid perovskite solar cells with minimal hysteresis / P. Calado [и др.] // Nature communications. — 2016. — Т. 7, № 1. — С. 13831.

68. Kamat P. V., Kuno M. Halide ion migration in perovskite nanocrystals and nanostructures // Accounts of Chemical Research. — 2021. — Т. 54, № 3. — С. 520—531.

69. Verification and mitigation of ion migration in perovskite solar cells / J.-W. Lee [и др.] // APL materials. — 2019. — Т. 7, № 4. — С. 041111.

70. Electronic transport, ionic activation energy and trapping phenomena in a polymer-hybrid halide perovskite composite / M. Leoncini [и др.] // Journal of Science: Advanced Materials and Devices. — 2021. — Т. 6, № 4. — С. 543— 550.

71. Understanding the stability of MAPbBr3 versus MAPbI3: suppression of methylammonium migration and reduction of halide migration / L. McGovern [и др.] // The journal of physical chemistry letters. — 2020. — Т. 11, № 17. — С. 7127—7132.

72. Quantification of ion migration in CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite solar cells by transient capacitance measurements / M. H. Futscher [и др.] // Materials Horizons. — 2019. — Т. 6, № 7. — С. 1497—1503.

73. Halide perovskite memristors as flexible and reconfigurable physical unclonable functions / R. A. John [и др.] // Nature Communications. — 2021. — Т. 12, № 1. — С. 3681.

74. Park Y., Lee J.-S. Metal halide perovskite-based memristors for emerging memory applications // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2022. — Т. 13, № 24. — С. 5638—5647.

75. Halide segregation in mixed-halide perovskites: influence of A-site cations / A. J. Knight [и др.] // ACS Energy Letters. — 2021. — Т. 6, № 2. — С. 799— 808.

76. Device Performance of Emerging Photovoltaic Materials (Version 3) / O. Almora [и др.] // Advanced energy materials. — 2023. — Т. 13, № 1. — С. 2203313.

77. Phase segregation enhanced ion movement in efficient inorganic CsPbIBr2 solar cells / W. Li [h gp.] // Advanced Energy Materials. — 2017. — T. 7, № 20. — C. 1700946.

78. Reversible Phase Segregation and Amorphization of Mixed-Halide Perovskite Nanocrystals in Glass Matrices / R. Zheng [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2022. — T. 13, № 33. — C. 7809—7815.

79. Reversible Photoinduced Phase Segregation and Origin of Long Carrier Lifetime in Mixed-Halide Perovskite Films / S. K. Gautam [h gp.] // Advanced Functional Materials. — 2020. — T. 30, № 28. — C. 2002622.

80. Defect-assisted photoinduced halide segregation in mixed-halide perovskite thin films / A. J. Barker [h gp.] // ACS Energy Letters. — 2017. — T. 2, № 6. — C. 1416—1424.

81. Mixed or segregated: Toward efficient and stable mixed halide perovskite-based devices / H. Choe [h gp.] // ACS omega. — 2021. — T. 6, № 38. — C. 24304—24315.

82. Origin of reversible photoinduced phase separation in hybrid perovskites / C. G. Bischak [h gp.] // Nano letters. — 2017. — T. 17, № 2. — C. 1028— 1033.

83. Photoinduced self-healing of halide segregation in mixed-halide perovskites / Y. Guo [h gp.] // ACS Energy Letters. — 2021. — T. 6, № 7. — C. 2502—2511.

84. Toward mixed-halide perovskites: insight into photo-induced anion phase segregation / Y. Guo [h gp.] // Journal of Materials Chemistry C. — 2020. — T. 8, № 42. — C. 14626—14644.

85. Light-induced reversal of ion segregation in mixed-halide perovskites / W. Mao [h gp.] // Nature materials. — 2021. — T. 20, № 1. — C. 55—61.

86. Suppressed phase separation of mixed-halide perovskites confined in endotaxial matrices / X. Wang [h gp.] // Nature communications. — 2019. — T. 10, № 1. — C. 695.

87. Kuno M, Brennan M. C. What exactly causes light-induced halide segregation in mixed-halide perovskites? // Matter. — 2020. — T. 2, № 1. — C. 21—23.

88. Unified theory for light-induced halide segregation in mixed halide perovskites / Z. Chen [и др.] // Nature communications. — 2021. — Т. 12, № 1. — С. 2687.

89. Distinguishing models for mixed halide lead perovskite photosegregation via terminal halide stoichiometry / I. M. Pavlovetc [и др.] // ACS Energy Letters. — 2021. — Т. 6, № 6. — С. 2064—2071.

90. Transferable Approach of Semi-Empirical Modeling of Disordered Mixed-Halide Hybrid Perovskites CH3NH3Pb (I1-x Br x) 3: Prediction of Thermodynamic Properties, Phase Stability, and Deviations from Vegard's Law / E. I. Marchenko [и др.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2019. — Т. 123, № 42. — С. 26036—26040.

91. Light-induced anion phase segregation in mixed halide perovskites / M. C. Brennan [и др.] // ACS Energy Letters. — 2017. — Т. 3, № 1. — С. 204—213.

92. Vacancy-mediated anion photosegregation kinetics in mixed halide hybrid perovskites: coupled kinetic Monte Carlo and optical measurements / A. Ruth [и др.] // ACS Energy Letters. — 2018. — Т. 3, № 10. — С. 2321—2328.

93. Multi-Stage Phase-Segregation of Mixed Halide Perovskites under Illumination: A Quantitative Comparison of Experimental Observations and Thermodynamic Models / K. Suchan [и др.] // Advanced Functional Materials. — 2023. — Т. 33, № 3. — С. 2206047.

94. Cesium lead halide perovskites with improved stability for tandem solar cells / R. E. Beal [и др.] // The journal of physical chemistry letters. — 2016. — Т. 7, № 5. — С. 746—751.

95. Review of defect engineering in perovskites for photovoltaic application / S. Bera [и др.] // Materials Advances. — 2022. — Т. 3, № 13. — С. 5234—5247.

96. Recent progress on defect passivation in perovskites for solar cell application / M. Pratheek [и др.] // Materials Science for Energy Technologies. — 2021. — Т. 4. — С. 282—289.

97. Understanding how excess lead iodide precursor improves halide perovskite solar cell performance / B.-w. Park [и др.] // Nature communications. — 2018. — Т. 9, № 1. — С. 3301.

98. Critical assessment of the use of excess lead iodide in lead halide perovskite solar cells / B. Roose [и др.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2020. — Т. 11, № 16. — С. 6505—6512.

99. Beneficial effects of PbI2 incorporated in organo-lead halide perovskite solar cells / Y. C. Kim [и др.] // Advanced Energy Materials. — 2016. — Т. 6, № 4. — С. 1502104.

100. Enhanced performance via partial lead replacement with calcium for a CsPbI 3 perovskite solar cell exceeding 13% power conversion efficiency / C. F. J. Lau [и др.] // Journal of Materials Chemistry A. — 2018. — Т. 6, № 14. — С. 5580—5586.

101. Enhanced solar cell stability by hygroscopic polymer passivation of metal halide perovskite thin film / M. Kim [и др.] // Energy & Environmental Science. — 2018. — Т. 11, № 9. — С. 2609—2619.

102. Defects Passivation Strategy for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells / Y. Cao [и др.] // Advanced Materials Interfaces. — 2022. — Т. 9, № 21. — С. 2200179.

103. Interface passivation engineering for hybrid perovskite solar cells / W. Shen [и др.] // Materials Reports: Energy. — 2021. — Т. 1, № 4. — С. 100060.

104. Crown ether modulation enables over 23% efficient formamidinium-based perovskite solar cells / T.-S. Su [и др.] // Journal of the American Chemical Society. — 2020. — Т. 142, № 47. — С. 19980—19991.

105. Bai S., Yuan Z, Gao F. Colloidal metal halide perovskite nanocrystals: synthesis, characterization, and applications // Journal of Materials Chemistry C. — 2016. — Т. 4, № 18. — С. 3898—3904.

106. Bandgap tuning strategy by cations and halide ions of lead halide perovskites learned from machine learning / Y. Li [и др.] // RSC advances. — 2021. — Т. 11, № 26. — С. 15688—15694.

107. Frohna K., Stranks S. D. Hybrid perovskites for device applications // Handbook of Organic Materials for Electronic and Photonic Devices. — Elsevier, 2019. — С. 211—256.

108. Halide Perovskite Light-Emitting Diode Technologies / K. Ji [и др.] // Advanced Optical Materials. — 2021. — Т. 9, № 18. — С. 2002128.

109. Metal halide perovskites for laser applications / L. Lei [h gp.] // Advanced Functional Materials. — 2021. — T. 31, № 16. — C. 2010144.

110. A Review of Perovskite-Based Photodetectors and Their Applications / H. Wang [h gp.] // Nanomaterials. — 2022. — T. 12, № 24. — C. 4390.

111. Efficient perovskite solar cells via improved carrier management / J. J. Yoo [h gp.] // Nature. — 2021. — T. 590, № 7847. — C. 587—593.

112. Solar Cell Efficiency Exceeding 25% through Rb-Based Perovskitoid Scaffold Stabilizing the Buried Perovskite Surface / J. Chen [h gp.] // ACS Energy Letters. — 2022. — T. 7, № 10. — C. 3685—3694.

113. Metal halide perovskites for light-emitting diodes / X.-K. Liu [h gp.] // Nature Materials. — 2021. — T. 20, № 1. — C. 10—21.

114. Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X= Cl, Br, and I): novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut / L. Protesescu [h gp.] // Nano letters. — 2015. — T. 15, № 6. — C. 3692—3696.

115. Solution-processed perovskite thin-films: the journey from lab-to large-scale solar cells / Z. Saki [h gp.] // Energy & Environmental Science. — 2021. — T. 14, № 11. — C. 5690—5722.

116. The physics of the solar cell / J. L. Gray [h gp.] // Handbook of photovoltaic science and engineering. — 2003. — T. 2. — C. 82—128.

117. Rahman E., Nojeh A. Semiconductor thermionics for next generation solar cells: photon enhanced or pure thermionic? // Nature Communications. — 2021. — T. 12, № 1. — C. 4622.

118. Green M. A. Solar cells: operating principles, technology, and system applications // Englewood Cliffs. — 1982.

119. Grundmann M. Physics of semiconductors. T. 11. — Springer, 2010.

120. Cardona M, Peter Y. Y. Fundamentals of semiconductors. T. 619. — Springer, 2005.

121. Band-gap tuning of lead halide perovskites using a sequential deposition process / S. A. Kulkarni [h gp.] // Journal of Materials Chemistry A. — 2014. — T. 2, № 24. — C. 9221—9225.

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

Band gap tuning via lattice contraction and octahedral tilting in perovskite materials for photovoltaics / R. Prasanna [и др.] // Journal of the American Chemical Society. — 2017. — Т. 139, № 32. — С. 11117—11124.

High-efficiency silicon heterojunction solar cells: A review / S. De Wolf [и др.] // green. — 2012. — Т. 2, № 1. — С. 7—24.

Green M. A. Thin-film solar cells: review of materials, technologies and commercial status // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. — 2007. — Т. 18. — С. 15—19.

High-efficiency silicon heterojunction solar cells: materials, devices and applications / Y. Liu [и др.] // Materials Science and Engineering: R: Reports. — 2020. — Т. 142. — С. 100579.

Shimura F. Semiconductor silicon crystal technology. — Elsevier, 2012.

Shur M, Singh J. Physics of semiconductor devices // Physics Today. — 1990. — Т. 43, № 10. — С. 98.

Singh Y. Semiconductor devices. — IK International Pvt Ltd, 2013.

Павлов П. В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела: Учебное пособие. — Высшая школа, 1985.

Hu C, White R. M. Solar cells: from basic to advanced systems. — 1983.

Kitai A. Principles of Solar Cells, LEDs and Diodes: The role of the PN junction. — John Wiley & Sons, 2011.

Koltun M. M. Solar cells. — 1988.

Kosyachenko L. A. Solar Cells: Silicon Wafer-Based Technologies. — BoD-Books on Demand, 2011.

Физические основы полупроводниковой фотоэлектроники: учебное пособие:[для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки 200200-"0птотехника 200700-"Фотоника и оптоинформатика"и 200500-"Лазерная техника и лазерные технологии"] / А. В. Войцехов-ский [и др.]. — 2013.

Furlan J., Amon S. Approximation of the carrier generation rate in illuminated silicon // Solid-state electronics. — 1985. — Т. 28, № 12. — С. 1241—1243.

136. Fahrenbruch A., Bube R. Fundamentals of solar cells: photovoltaic solar energy conversion. — Elsevier, 2012.

137. Mahmood K., Sarwar S., Mehran M. T. Current status of electron transport layers in perovskite solar cells: materials and properties // Rsc Advances. — 2017. — T. 7, № 28. — C. 17044—17062.

138. Recent progress in electron transport layers for efficient perovskite solar cells / G. Yang [h gp.] // Journal of Materials Chemistry A. — 2016. — T. 4, № 11. — C. 3970—3990.

139. Recent progress concerning inorganic hole transport layers for efficient perovskite solar cells / A. M. Elseman [h gp.] // Applied Physics A. — 2019. — T. 125. — C. 1—12.

140. Yu Z, Hagfeldt A., Sun L. The application of transition metal complexes in hole-transporting layers for perovskite solar cells: Recent progress and future perspectives // Coordination Chemistry Reviews. — 2020. — T. 406. — C. 213143.

141. Methylammonium lead iodide perovskite/fullerene-based hybrid solar cells / J.-Y. Jeng [h gp.] // SPIE Newsroom. — 2013.

142. Perovskite semiconductor nanocrystals / L. Manna [h gp.] // Energy Material Advances. — 2022. — T. 2022.

143. Baranowski M, Plochocka P. Excitons in metal-halide perovskites // Advanced Energy Materials. — 2020. — T. 10, № 26. — C. 1903659.

144. Magnetoabsorption of the lowest exciton in perovskite-type compound (CH3NH3) PbI3 / M. Hirasawa [h gp.] // Physica B: Condensed Matter. — 1994. — T. 201. — C. 427—430.

145. Comparison of recombination dynamics in CH3NH3PbBr3 and CH3NH3PbI3 perovskite films: influence of exciton binding energy / Y. Yang [h gp.] // The journal of physical chemistry letters. — 2015. — T. 6, № 23. — C. 4688—4692.

146. Overcoming the exciton binding energy in two-dimensional perovskite nanoplatelets by attachment of conjugated organic chromophores / M. C. Gelvez-Rueda [h gp.] // Nature Communications. — 2020. — T. 11, № 1. — C. 1901.

147. Motta C., El-Mellouhi F., Sanvito S. Charge carrier mobility in hybrid halide perovskites // Scientific reports. — 2015. — Т. 5, № 1. — С. 1—8.

148. Direct observation of long electron-hole diffusion distance in CH3NH3PbI3 perovskite thin film / Y. Li [и др.] // Scientific reports. — 2015. — Т. 5, № 1. — С. 14485.

149. A Roadmap for Efficient and Stable All-Perovskite Tandem Solar Cells from a Chemistry Perspective / P. Wu [и др.] // ACS Central Science. — 2022. — Т. 9, № 1. — С. 14—26.

150. Organometallic-functionalized interfaces for highly efficient inverted perovskite solar cells / Z. Li [и др.] // Science. — 2022. — Т. 376, № 6591. — С. 416—420.

151. Regulating surface potential maximizes voltage in all-perovskite tandems / H. Chen [и др.] // Nature. — 2023. — Т. 613, № 7945. — С. 676—681.

152. Single crystal perovskite solar cells: development and perspectives / X. Cheng [и др.] // Advanced Functional Materials. — 2020. — Т. 30, № 4. — С. 1905021.

153. Rajagopal A., Yao K., Jen A. K.-Y. Toward perovskite solar cell commercialization: a perspective and research roadmap based on interfacial engineering // Advanced Materials. — 2018. — Т. 30, № 32. — С. 1800455.

154. В.Е. Бугров К. В. Оптоэлектроника светодиодов. — СПб: НИУ ИТМО, 2013.

155. Schubert E. F. Light-emitting diodes. — Cambridge university press, 2006.

156. Pankove J. I. Optical processes in semiconductors. — Courier Corporation, 1975.

157. Abakumov V., Perel V. I., Yassievich I. Nonradiative recombination in semiconductors. — Elsevier, 1991.

158. Held G. Introduction to light emitting diode technology and applications. — CRC press, 2016.

159. Recent advancements in near-infrared perovskite light-emitting diodes / P. Vashishtha [и др.] // ACS Applied Electronic Materials. — 2020. — Т. 2, № 11. — С. 3470—3490.

160. Efficient near-infrared light-emitting diodes based on quantum dots in layered perovskite / L. Gao [и др.] // Nature Photonics. — 2020. — Т. 14, № 4. — С. 227—233.

161. Optimization of low-dimensional components of quasi-2D perovskite films for deep-blue light-emitting diodes / S. Yuan [и др.] // Advanced Materials. — 2019. — Т. 31, № 44. — С. 1904319.

162. Unveiling the Complex Evolution in Mixed Br-Cl Perovskite Precursors for High-Efficiency Deep-Blue Light-Emitting Diodes / Y. Jia [и др.] // Small Structures. — 2023. — С. 2200393.

163. Efficient green light-emitting diodes based on quasi-two-dimensional composition and phase engineered perovskite with surface passivation / X. Yang [и др.] // Nature communications. — 2018. — Т. 9, № 1. — С. 570.

164. Ultra-bright, efficient and stable perovskite light-emitting diodes / J. S. Kim [и др.] // Nature. — 2022. — С. 1—7.

165. Zhao C, Zhang D., Qin C. Perovskite light-emitting diodes // CCS Chemistry. — 2020. — Т. 2, № 4. — С. 859—869.

166. Strategies Toward Efficient Blue Perovskite Light-Emitting Diodes / Z. Ren [и др.] // Advanced Functional Materials. — 2021. — Т. 31, № 30. — С. 2100516.

167. Lee J. Y, Kim S. Y, Yoon H. J. Small molecule approach to passivate undercoordinated ions in perovskite light emitting diodes: progress and challenges // Advanced Optical Materials. — 2022. — Т. 10, № 1. — С. 2101361.

168. Improved current efficiency of quasi-2D multi-cation perovskite light-emitting diodes: the effect of Cs and K / G. Yang [и др.] // Nanoscale. — 2020. — Т. 12, № 3. — С. 1571—1579.

169. Люминесценция солнечных элементов с гетеропереходом a-Si: H/c-Si / Д. М. Жигунов [и др.] // Письма в Журнал технической физики. — 2017. — Т. 43, № 10. — С. 95—101.

170. Efficient photovoltaic and electroluminescent perovskite devices / L. Gil-Escrig [и др.] // Chemical Communications. — 2015. — Т. 51, № 3. — С. 569— 571.

171. Light-emitting electrochemical cells based on inorganic metal halide perovskite nanocrystals / M. F. Aygüler [h gp.] // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2018. — T. 51, № 33. — C. 334001.

172. Deng Y, Xiao Z, Huang J. Light-induced self-poling effect on organometal trihalide perovskite solar cells for increased device efficiency and stability // Advanced Energy Materials. — 2015. — T. 5, № 20. — C. 1500721.

173. Methylammonium cation dynamics in methylammonium lead halide perovskites: a solid-state NMR perspective / G. M. Bernard [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry A. — 2018. — T. 122, № 6. — C. 1560— 1573.

174. McKenna K. P. Electronic properties of {111} twin boundaries in a mixed-ion lead halide perovskite solar absorber // ACS Energy Letters. — 2018. — T. 3, № 11. — C. 2663—2668.

175. Analyzing degradation effects of organic light-emitting diodes via transient optical and electrical measurements / T. D. Schmidt [h gp.] // Journal of Applied Physics. — 2015. — T. 117, № 21. — C. 215502.

176. Tunable organic PV parallel tandem with ionic gating / D. Saranin [h gp.] // Journal of Renewable and Sustainable Energy. — 2017. — T. 9, № 2. — C. 021204.

177. Photoconductivity in solid films of C60/70 / J. Mort [h gp.] // Chemical physics letters. — 1991. — T. 186, № 2/3. — C. 281—283.

178. Zhou Y, Azumi R. Carbon nanotube based transparent conductive films: progress, challenges, and perspectives // Science and Technology of advanced MaTerialS. — 2016. — T. 17, № 1. — C. 493—516.

179. Mahmood Fatemi S., Foroutan M. Recent findings about ionic liquids mixtures obtained by molecular dynamics simulation // Journal of Nanostructure in Chemistry. — 2015. — T. 5. — C. 243—253.

180. Polo-Luque M, Simonet B., Valcarcel M. Functionalization and dispersion of carbon nanotubes in ionic liquids // TrAC Trends in Analytical Chemistry. — 2013. — T. 47. — C. 99—110.

181. Dresselhaus M. S., Dresselhaus G., Eklund P. C. Science of fullerenes and carbon nanotubes: their properties and applications. — Elsevier, 1996.

182. Influence of PC60BM or PC70BM as electron acceptor on the performance of polymer solar cells / F. Zhang [и др.] // Solar Energy Materials and Solar Cells. — 2012. — Т. 97. — С. 71—77.

183. Fullerenes and derivatives as electron transport materials in perovskite solar cells / K. Zhang [и др.] // Science China Chemistry. — 2017. — Т. 60. — С. 144—150.

184. Chaban V. V., Fileti E. E. Strong electronic polarization of the C60 fullerene by imidazolium-based ionic liquids: accurate insights from Born-Oppenheimer molecular dynamic simulations // Phys. Chem. Chem. Phys. — 2015. — Т. 17, вып. 24. — С. 15739—15745. — URL: http://dx.doi.org/10.1039/ C5CP00350D.

185. High Energy-Density Capacitor Based on Ammonium Salt Type Ionic Liquids and Their Mixing Effect by Propylene Carbonate / Y.-J. Kim [и др.] // Journal of The Electrochemical Society. — 2005. — Т. 152, № 4. — A710. — URL: https://doi.org/10.1149Z1.1869232.

186. Comparing the differential capacitance of two ionic liquid electrolytes: Effects of specific adsorption / Q. Zhang [и др.] // Electrochemistry Communications. — 2014. — Т. 38. — С. 44—46. — URL: https : / /www . sciencedirect.com/science/article/pii/S1388248113004141.

187. Алексеенко Н., Зажогин А. Электронно-колебательные спектры поглощения и строение комплексов урлнилхлорида в растворах. — 1998.

188. Hamill Jr J. C, Schwartz J., Loo Y.-L. Influence of solvent coordination on hybrid organic-inorganic perovskite formation // ACS Energy Letters. —

2017. — Т. 3, № 1. — С. 92—97.

189. Complex evolution of photoluminescence during phase segregation of MAPb (I1-xBrx) 3 mixed halide perovskite / K. Suchan [и др.] // Journal of Luminescence. — 2020. — Т. 221. — С. 117073.

190. Temperature dependent photoinduced reversible phase separation in mixed-halide perovskite / P. Nandi [и др.] // ACS Applied Energy Materials. —

2018. — Т. 1, № 8. — С. 3807—3814.

191. Temperature Dependent Reversal of Phase Segregation in Mixed-Halide Perovskites / A. D. Wright [и др.] // Advanced Materials. — 2023. — С. 2210834.

192. Temperature-dependent photoluminescence spectra and decay dynamics of MAPbBr3 and MAPbI3 thin films / Y. Liu [h gp.] // AIP Advances. — 2018. — T. 8, № 9. — C. 095108.

193. Temperature induces the change of CsPbBr1. 5I1. 5 perovskite nanocrystals and affects luminescence properties / J. Li [h gp.] // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2019. — T. 52, № 50. — C. 505113.

194. Linking phase segregation and photovoltaic performance of mixed-halide perovskite films through grain size engineering / L. Hu [h gp.] // ACS Energy Letters. — 2021. — T. 6, № 4. — C. 1649—1658.

195. Intrinsic anion diffusivity in lead halide perovskites is facilitated by a soft lattice / M. Lai [h gp.] // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2018. — T. 115, № 47. — C. 11929—11934.

196. Atomistic insights into the degradation of inorganic halide perovskite cspbi3: a reactive force field molecular dynamics study / M. Pols [h gp.] // The journal of physical chemistry letters. — 2021. — T. 12, № 23. — C. 5519—5525.

197. The role of surface defects in photoluminescence and decay dynamics of high-quality perovskite MAPbI3 single crystals / J. Ding [h gp.] // The journal of physical chemistry letters. — 2018. — T. 9, № 15. — C. 4221—4226.

198. Interpretation of the photoluminescence decay kinetics in metal halide perovskite nanocrystals and thin polycrystalline films / V. S. Chirvony [h gp.] // Journal of Luminescence. — 2020. — T. 221. — C. 117092.

199. The correlation between phase transition and photoluminescence properties of CsPbX 3 (X= Cl, Br, I) perovskite nanocrystals / J. Yi [h gp.] // Nanoscale advances. — 2020. — T. 2, № 10. — C. 4390—4394.