Управление скоростью и интенсивностью излучательной рекомбинации в структурах на основе галогенидных перовскитов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Тонкаев Павел Андреевич

• Тонкаев Павел Андреевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Тонкаев Павел Андреевич

Оглавление

Стр.

Реферат

Synopsis

Введение

Глава 1. Рекомбинационные процессы в структурах на основе

галогенидных перовскитов

1.1 Галогенидные перовскиты

1.2 Перовскитная нанофотоника

1.2.1 Подходы нанофотоники

1.2.2 Мета-атомы на основе галогенидных перовскитов

1.2.3 Метаматериалы на основе галогенидных перовскитов

1.3 Рекомбинационные процессы в полупроводниках

1.3.1 Радиационная рекомбинация

1.3.2 Нерадиационная рекомбинация

1.3.3 Оже-рекомбинация

Глава 2. Методы

2.1 Методы фабрикации

2.1.1 Синтез тонких плёнок перовскита

2.1.2 Создание многослойных гиперболических метаматериалов

2.1.3 Лазерная абляция плёнок перовскита

2.1.4 Электронная литография

2.2 Экспериментальные методы

2.2.1 Время-разрешённая фотолюминесцентная спектроскопия

2.2.2 Оптическая характеризация и измерение однофотонной и многофотонной фотолюминесценции

2.3 Моделирование

2.3.1 Аналитическое моделирование

2.3.2 Численное моделирование

Стр.

Глава 3. Ускорение излучательной рекомбинации в плёнке

перовскита на гиперболическом метаматериале

3.1 Гиперболические метаматериалы

3.2 Влияние эффекта Парселла на излучательную рекомбинацию

3.3 Фотолюминесценция плёнки перовскита на многослойных гиперболических метаматериалах

3.4 Выводы по Главе

Глава 4. Усиление многофотонной фотолюминесценции в

метаповерхности на основе перовскита

4.1 Многофотонные процессы

4.2 Роль экситонов и свободных носителей заряда в многофотонных процессах

4.3 Оптические свойства метаповерхностей на основе галогенидных перовскитов

4.4 Нелинейные свойства метаповерхностей на основе галогенидных перовскитов

4.5 Выводы по Главе

Глава 5. Ускорение излучательной рекомбинации в плёнке перовскита под действием мощного лазерного излучения

5.1 Лазерная абляция галогенидного перовскита

5.2 Фотолюминесценция плёнок галогенидного перовскита после лазерной абляции

5.3 Излучательная рекомбинация в плёнке перовскита после воздействия мощного лазерного излучения

5.4 Выводы по Главе

Заключение

Список литературы

Список иллюстративного материала

Приложение А. Основные публикации автора по теме

диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Управление скоростью и интенсивностью излучательной рекомбинации в структурах на основе галогенидных перовскитов»

Общая характеристика диссертации

Актуальность. На сегодняшний день производительность электронных интегральных схем близка к своему пределу. Переход от электронной к оптической платформе, использующей фотоны в качестве переносчиков единицы информации, позволит осуществить революцию в развитии вычислительной техники вследствие появления новых технологий быстрого кодирования и передачи колоссальных объемов информации [1]. Для создания устройств на основе оптических вычислений в первую очередь необходимы компактные источники фотонов. Такие источники должны быть высокоэффективными, а метод их создания простым и доступным. Создание компактных элементов для управления светом предлагает нанофотоника. Традиционно нанофотоника основывалась на металлических компонентах, которые переносят и фокусируют свет с помощью поверхностных плазмонных поляритонов, что позволяет преодолеть дифракционный предел [2]. Однако, как известно, плазмонные компоненты страдают от сильных диссипативных потерь, нагрева и крайне неэффективной фотолюминесценции. Недавно возникшая новая область - диэлектрическая резонансная метафотоника [3], направлена на управление оптически-индуцированными электрическими и магнитными резонансами Ми в диэлектрических наноструктурах с высоким показателем преломления. Уникальные преимущества таких диэлектрических резонансных наноструктур по сравнению с их металлическими аналогами - это низкие диссипативные потери, сильное усиление как электрического, так и магнитного полей, а также возможность создание таких структур из светоизлучающих полупроводников. В то же время многие из классических материалов, являющиеся прямозонными полупроводниками и используемых в нанофотонике, требуют высокотехнологических процессов фабрикации, таких как электронно-лучевая литография, что значительно удорожает производство устройств на их основе. Вместе с тем, недавно полученный класс прямозонных полупроводниковых материалов - галогенидный перовскит - обладает выдающимися оптическими свойствами, простым методом синтеза [4] и относительно высоким показателем преломления, что позволяет поддерживать резонансы в видимом диапазоне [5].

Галогенидные перовскиты обладают рядом уникальных оптоэлектрон-ных свойств, таких как высокая подвижность носителей заряда [6], наличие экситона при комнатной температуре [7], высокое значение показателя преломления [8] и оптического усиления [9]. Высокое значение показателя преломления вместе с применением подходов нанофотоники уже позволило создать компактные устройства, такие как фотодетекторы [10], нананолазе-ры [11], перестраиваемые пиксели [12] и др. Однако несмотря на высокий внутренний квантовый выход фотолюминесценции, внешний квантовый выход фотолюминесценции значительно ниже [13]. Для увеличения квантового выхода фотолюминесценции использовалось текстурирование поверхности с целью уменьшения перепоглощения фотонов [13], а также были применялись химические способы, позволяющие пассивировать поверхностные дефекты [14]. В то же время ключевой вклад в квантовый выход фотолюминесценции вносит излучательная рекомбинация, управление которой возможно за счёт создания оптических резонансов в структуре.

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию и моделированию излучательной рекомбинации в различных структурах на основе галогенидных перовскитов, а также разработке способов управления её скоростью и интенсивностью при помощи оптических резонансов структур.

Целью диссертации является разработка способов управления излучательной рекомбинацией в наноструктурах на основе галогенидных перовскитов, а также увеличение эффективности фотолюминесценции при помощи оптических резонансов.

Научные задачи работы:

1. Исследовать влияние подложки из многослойного гиперболического метаматериала на скорость излучательной рекомбинации в плёнке квазидвумерного перовскита.

2. Разработать и исследовать нелокальные метаповерхности на основе га-логенидного перовскита, поддерживающие резонансы на длине волны возбуждения, для усиления интенсивности излучательной рекомбинации при двух- и многофотонном поглощении.

3. Исследовать влияние воздействия интенсивного лазерного излучения на излучающие свойства плёнки перовскита, скорость и интенсивность излучательной рекомбинации.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Тонкая плёнка квазидвумерного перовскита БЛ2Сз3МЛ3РЬ7Бг2120 на многослойном Ли/Л1203 гиперболическом метаматериале демонстрирует увеличение скорости бимолекулярной излучательной рекомбинации в три раза благодаря эффекту Парселла.

2. Тонкая плёнка перовскита МЛРЬБг3 с модифицированной полимером поверхностью в виде одномерной решетки с периодом 395 нм демонстрирует увеличение двухфотонной фотолюминесценции и снижение порога вынужденного излучения для двухфотонного процесса на два порядка по сравнению с немодифицированной плёнкой за счёт локализации электрического поля в плёнке перовскита на длине волны возбуждения.

3. Плёнка перовскита МЛРЬ13, модифицированная интенсивным лазерным излучением, демонстрирует увеличение скорости излучательной бимолекулярной рекомбинации в шесть раз за счет пассивации нера-диционных дефектов на поверхности включениями РЬ12 и увеличения эффективности преобразования фотонов в электронно-дырочные пары.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые были исследованы рекомбинационные процессы и способы их управления в резонансных структурах на основе галогенидных перовскитов:

1. Впервые исследована излучательная рекомбинация в плёнке перов-скита, нанесённая на подложку из многослойного гиперболического метаматериала.

2. Была разработана и исследована нелокальная метаповерхность из гало-генидного перовскита для управления интенсивностью излучательной рекомбинацией при помощи усиления многофотонного поглощения.

3. Впервые была разработана модель, описывающая рекомбинационные процессы в галогенидных перовскитах при одно- и многофотонном поглощении, а также учитывающая влияние резонансов на данные процессы.

4. Впервые исследовано влияние лазерной абляции на интенсивность и скорость излучательной рекомбинации в плёнке перовскита.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты, представленные в диссертации, вносят важный вклад в понимание рекомбинационных процессов в полупроводниках и способов их управления. Теоретическая значимость заключается в разработке аналитической модели, описывающей рекомбинаци-онные процессы в структурах из галогенидного перовскита с учетом влияние оптических резонансов на длине волны возбуждения и излучения при одно- и многофотонном поглощении. Практическая значимость обусловлена возможностью применения полученных результатов для создания высокоэффективных оптоэлектронных устройств и визуализаторов инфракрасного излучения.

Достоверность результатов работы обеспечена использованием современных методов исследования, гарантирующих высокую воспроизводимость полученных данных. Результаты экспериментального исследования хорошо согласуются с результатами численного и аналитического моделирования, а также не противоречат опубликованным ранее работам. Полученные результаты были апробированы на всероссийских и международных конференциях и опубликованы в авторитетных рецензируемых журналах.

Аппробация работы. Основные результаты работы были представлены на следующих всероссийских и международных конференциях:

1. V International Conference on Metamaterials and Nanophotonics METANANO 2020, Online, 2020

2. VI International Conference on Metamaterials and Nanophotonics METANANO 2021, Online, 2021

3. III Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference, Moscow, Russia 2021

4. IV Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference, Moscow, Russia 2022

5. Conference on Lasers and Electro-Optics, Online, 2022

6. 12th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics META Torremolinos, Spain 2022

7. 5th Nanophotonics and Micro/Nano Optics International Conference NANOP, Paris, France 2022

8. Summer School on Photonics of 2D materials, Online 2021

9. International Summer School Nonlinear Photonics, Novosibirsk, Russia 2022

10. School on Advanced Light-Emitting and Optical Materials SLALOM 2021, Online

11. International Winter School on the Physics of Semiconductors, Russia, Saint Petersburg, 2020

12. School on Advanced Light-Emitting and Optical Materials, Russia, Saint Petersburg, 2019

13. Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference, Russia, Moscow, 2019

14. XI International conference "Basic Problems of Optics Russia, Saint Petersburg, 2019

15. XXII Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Россия, Санкт-Петербург, 2020

16. XXIII Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Россия, Санкт-Петербург, 2021

Личный вклад автора заключается в участии в постановке научных задач и целей исследования. Все экспериментальные и теоретические исследования были проведены автором лично или при его определяющем участии. Автор принимал непосредственное участие в обработке результатов и написании текстов научных статей.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и 1 приложения. Полный объём диссертации составляет 196 страниц, включая 58 рисунков и 0 таблиц. Список литературы содержит 146 наименований.

Заключение диссертации по теме «Другие cпециальности», Тонкаев Павел Андреевич

Заключение

Основные результаты заключаются в следующем:

1. Исследованы излучательные процессы в плёнке квазидвумерного перовскита на многослойном гиперболическом метаматериале. Продемонстрировано увеличение константы излучательной рекомбинации в плёнке перовскита в три раза за счёт эффекта Парселла. Численным расчётом подтверждено экспериментально полученное значение фактора Парселла в тонкой плёнке перовскита на гиперболическом метаматериале.

2. Разработана модель, описывающая влияние резонансов структура на рекомбинационные процессы фотолюминесценцию при одно- и многофотонном возбуждении. Получена зависимость интенсивности фотолюминесценции от интенсивности возбуждающего излучения для одно- и многофотонном возбуждения.

3. Продемонстрировано усиление двухфотонного поглощения и последующей фотолюминесценции в плёнке MAPbBr3 покрытой решёткой из полимера за счёт резонанса структуры на длине волны возбуждающего излучения. Показано значительное снижение порога вынужденного излучения за при двухфотонном возбуждении, значение которого составили всего в три раза больше по сравнению с однофотонным.

4. Продемонстрировано усиление трёхфотонного поглощения и последующей фотолюминесценции в плёнке MAPbBr3 покрытой решёткой из полимера за счёт резонанса структуры на длине волны возбуждающего излучения. Показано значительное снижение порога вынужденного излучения за при двухфотонном возбуждении, значение которого составили всего в два порядка больше по сравнению с однофотонным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тонкаев Павел Андреевич, 2023 год

5. Исследовано влияние лазерной абляции плёнки MAPbI3 на её фотолюминесцентные свойства и скорость излучательной рекомбинации. Экспериментально продемонстрировано, что при помощи лазерной абляции можно увеличить скорость излучательной рекомбинации в плёнке перовскита в шесть раз за счёт пассивации нерадиационных дефектов на поверхности включениями PbI2 и увеличения эффективности преобразования фотонов в электронно-дырочные пары.

Список литературы

1. Programmable photonic circuits / W. Bogaerts [h gp.] // Nature. — 2020. — T. 586, № 7828. — C. 207—216.

2. Channel plasmon subwavelength waveguide components including interferometers and ring resonators /S.I. Bozhevolnyi [h gp.] // Nature. — 2006. — T. 440, № 7083. — C. 508—511.

3. Tonkaev P., Kivshar Y. All-dielectric resonant metaphotonics: opinion // Optical Materials Express. — 2022. — T. 12, № 7. — C. 2879—2885.

4. Sutherland B. R., Sargent E. H. Perovskite photonic sources // Nat. Photon. — 2016. — T. 10, № 5. — C. 295—302.

5. Halide-perovskite resonant nanophotonics / S. Makarov [h gp.] // Advanced optical materials. — 2019. — T. 7, № 1. — C. 1800784.

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

8. Tunable hybrid Fano resonances in halide perovskite nanoparticles / E. Y. Tiguntseva [h gp.] // Nano Lett. — 2018. — T. 18, № 9. — C. 5522—5529.

9. Temperature dependence of the amplified spontaneous emission from CsPbBr3 nanocrystal thin films / A. Balena [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2018. — T. 122, № 10. — C. 5813—5819.

10. Hybrid lead halide perovskites for ultrasensitive photoactive switching in terahertz metamaterial devices / M. Manjappa [h gp.] // Adv. Mater. — 2017. — T. 29, № 32. — C. 1605881.

11. Room-temperature lasing from Mie-resonant nonplasmonic nanoparticles / E. Tiguntseva [h gp.] // ACS Nano. — 2020. — T. 14, № 7. — C. 8149—8156.

12. Lead halide perovskite-based dynamic metasurfaces / C. Zhang [h gp.] // Laser Photonics Rev. — 2019. — T. 13, № 7. — C. 1900079.

13. Enhancing photoluminescence yields in lead halide perovskites by photon recycling and light out-coupling / J. M. Richter [h gp.] // Nat. Commun. — 2016. — ^eK. — T. 7, № 1. — C. 13941. — URL: https://doi.org/10.1038/ ncomms13941.

14. Dual passivation of perovskite defects for light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20% / Z. Fang [h gp.] // Advanced Functional Materials. — 2020. — T. 30, № 12. — C. 1909754.

15. An antenna model for the Purcell effect / A. E. Krasnok [h gp.] // Scientific reports. — 2015. — T. 5, № 1. — C. 1—16.

16. Localized effect of Pbl 2 excess in perovskite solar cells probed by highresolution chemical-optoelectronic mapping / J. Barbe [h gp.] // Journal of Materials Chemistry A. — 2018. — T. 6, № 45. — C. 23010—23018.

17. A controllable fabrication of grain boundary PbI2 nanoplates passivated lead halide perovskites for high performance solar cells / T. Zhang [h gp.] // Nano Energy. — 2016. — T. 26. — C. 50—56.

18. Controllable self-induced passivation of hybrid lead iodide perovskites toward high performance solar cells / Q. Chen [h gp.] // Nano letters. — 2014. — T. 14, № 7. — C. 4158—4163.

19. Stranks S. D., Snaith H. J. Metal-halide perovskites for photovoltaic and light-emitting devices // Nat. Nanotechnol. — 2015. — T. 10, № 5. — C. 391— 402.

20. Jena A. K., Kulkarni A., Miyasaka T. Halide perovskite photovoltaics: background, status, and future prospects // Chem. Rev. — 2019. — T. 119, № 5. — C. 3036—3103.

21. Li H, Zhang W. Perovskite tandem solar cells: from fundamentals to commercial deployment // Chem. Rev. — 2020. — T. 120, № 18. — C. 9835— 9950.

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

23. Reconfigurable perovskite lec: Effects of ionic additives and dual function devices / D. Gets [h gp.] // Adv. Opt. Mater. — 2021. — T. 9, № 3. — C. 2001715.

24. Solution-processed hybrid perovskite photodetectors with high detectivity / L. Dou [h gp.] // Nat. Commun. — 2014. — T. 5, № 1. — C. 5404. — URL: https://doi.org/10.1038/ncomms6404.

25. Ahmadi M., Wu T., Hu B. A review on organic-inorganic halide perovskite photodetectors: device engineering and fundamental physics // Adv. Mater. — 2017. — T. 29, № 41. — C. 1605242.

26. Single-walled carbon nanotube thin film for flexible and highly responsive perovskite photodetector / A. Marunchenko [h gp.] // Adv. Funct. Mater. — 2022. — T. 32, № 12. — C. 2109834.

27. Sensitive X-ray detectors made of methylammonium lead tribromide perovskite single crystals / H. Wei [h gp.] // Nat. Photon. — 2016. — T. 10, № 5. — C. 333—339.

28. Stimuli-responsive switchable halide perovskites: Taking advantage of instability / A. A. Zhumekenov [h gp.] // Joule. — 2021. — T. 5, № 8. — C. 2027—2046.

29. Nanostructured perovskites for nonvolatile memory devices / Q. Liu [h gp.] // Chem. Soc. Rev. — 2022.

30. Excitons versus free charges in organo-lead tri-halide perovskites / V. D'innocenzo [h gp.] // Nat. Commun. — 2014. — T. 5, № 1. — C. 1—6.

31. Mauck C. M., Tisdale W. A. Excitons in 2D organic-inorganic halide perovskites // Trends Chem. — 2019. — T. 1, № 4. — C. 380—393.

32. Lead halide perovskite nanowire lasers with low lasing thresholds and high quality factors / H. Zhu [h gp.] // Nat. Mater. — 2015. — T. 14, № 6. — C. 636—642.

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

34. Stable room-temperature continuous-wave lasing in quasi-2D perovskite films / C. Qin [h gp.] // Nature. — 2020. — T. 585, № 7823. — C. 53— 57.

35. Metal halide perovskites for laser applications / L. Lei [h gp.] // Adv. Funct. Mater. — 2021. — T. 31, № 16. — C. 2010144.

36. Amplified spontaneous emission and random lasing in MAPbBr3 halide perovskite single crystals / A. O. Murzin [h gp.] // Advanced Optical Materials. — 2020. — T. 8, № 17. — C. 2000690.

37. Light-emitting halide perovskite nanoantennas / E. Tiguntseva [h gp.] // Nano Lett. — 2018. — T. 18, № 2. — C. 1185—1190.

38. Xiao Z, Song Z, Yan Y. From lead halide perovskites to lead-free metal halide perovskites and perovskite derivatives // Adv. Mater. — 2019. — T. 31, № 47. — C. 1803792.

39. Hybrid germanium iodide perovskite semiconductors: active lone pairs, structural distortions, direct and indirect energy gaps, and strong nonlinear optical properties / C. C. Stoumpos [h gp.] //J. Am. Chem. Soc. — 2015. — T. 137, № 21. — C. 6804—6819.

40. Superfluorescence from lead halide perovskite quantum dot superlattices / G. Raino [h gp.] // Nature. — 2018. — T. 563, № 7733. — C. 671—675.

41. Reversible photo-induced trap formation in mixed-halide hybrid perovskites for photovoltaics / E. T. Hoke [h gp.] // Chem. Sci. — 2015. — T. 6, № 1. — C. 613—617.

42. Smith D. R., Pendry J. B., Wiltshire M. C. Metamaterials and negative refractive index // science. — 2004. — T. 305, № 5685. — C. 788—792.

43. Shalaev V. M. Optical negative-index metamaterials // Nature photonics. — 2007. — T. 1, № 1. — C. 41—48.

44. Soukoulis C. M, Wegener M. Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials // Nature photonics. — 2011. — T. 5, № 9. — C. 523—530.

45. Liu Y, Zhang X. Metamaterials: a new frontier of science and technology // Chemical Society Reviews. — 2011. — T. 40, № 5. — C. 2494—2507.

46. Zheludev N. I. Obtaining optical properties on demand // Science. — 2015. — T. 348, № 6238. — C. 973—974.

47. Chirality and chiroptical effects in plasmonic nanostructures: fundamentals, recent progress, and outlook / V. K. Valev [h gp.] // Advanced Materials. — 2013. — T. 25, № 18. — C. 2517—2534.

48. Enhanced five-photon photoluminescence in subwavelength AlGaAs resonators / A. Zalogina [h gp.] // Nano Letters. — 2022. — T. 22, № 10. — C. 4200—4206.

49. High-Harmonic generation from resonant dielectric metasurfaces empowered by bound states in the continuum / G. Zograf [h gp.] // ACS Photonics. — 2022. — T. 9, № 2. — C. 567—574.

50. All-dielectric nanophotonics enables tunable excitation of the exchange spin waves / A. I. Chernov [h gp.] // Nano letters. — 2020. — T. 20, № 7. — C. 5259—5266.

51. All-dielectric magnetic metasurface for advanced light control in dual polarizations combined with high-Q resonances / D. O. Ignatyeva [h gp.] // Nature communications. — 2020. — T. 11, № 1. — C. 5487.

52. Low loss waveguiding and slow light modes in coupled subwavelength silicon Mie resonators / L. Ding [h gp.] // Nanoscale. — 2020. — T. 12, № 42. — C. 21713—21718.

53. All-silicon spherical-Mie-resonator photodiode with spectral response in the infrared region / M. Garin [h gp.] // Nature communications. — 2014. — T. 5, № 1. — C. 3440.

54. Second-harmonic enhancement with Mie resonances in perovskite nanoparticles / F. Timpu [h gp.] // Acs Photonics. — 2017. — T. 4, № 1. — C. 76—84.

55. Tonkaev P., Zograf G., Makarov S. Optical cooling of lead halide perovskite nanoparticles enhanced by Mie resonances // Nanoscale. — 2019. — T. 11, № 38. — C. 17800—17806.

56. Mahan excitons in room-temperature methylammonium lead bromide perovskites / T. Palmieri [h gp.] // Nat. Commun. — 2020. — T. 11, № 1. — C. 850. — URL: https://doi.org/10.1038/s41467-020-14683-5.

57. Tuning the ultrafast response of Fano resonances in halide perovskite nanoparticles / P. Franceschini [h gp.] // ACS Nano. — 2020. — T. 14, № 10. — C. 13602—13610.

58. Organometallic perovskite metasurfaces / B. Gholipour [h gp.] // Adv. Mater. — 2017. — T. 29, № 9.

59. Enhanced multiphoton processes in perovskite metasurfaces / Y. Fan [h gp.] // Nano Lett. — 2021. — T. 21, № 17. — C. 7191—7197.

60. Ultrafast control of vortex microlasers / C. Huang [h gp.] // Science. —

2020. — T. 367, № 6481. — C. 1018—1021.

61. Enhanced photoluminescence of halide perovskite nanocrystals mediated by a higher-order topological metasurface / A. S. Berestennikov [h gp.] //J. Phys. Chem. C. — 2021. — T. 125, № 18. — C. 9884—9890.

62. Nanoimprinted perovskite nanograting photodetector with improved efficiency / H. Wang [h gp.] // ACS Nano. — 2016. — T. 10, № 12. — C. 10921—10928.

63. Plasmonic colour generation / A. Kristensen [h gp.] // Nat. Rev. Mater. — 2016. — hoh6. — T. 2, № 1. — C. 16088. — URL: https : / /doi . org/10 . 1038/natrevmats.2016.88.

64. Multifold emission enhancement in nanoimprinted hybrid perovskite metasurfaces / S. V. Makarov [h gp.] // ACS Photonics. — 2017. — T. 4, № 4. — C. 728—735.

65. Light-emitting nanophotonic designs enabled by ultrafast laser processing of halide perovskites / A. Y. Zhizhchenko [h gp.] // Small. — 2020. — T. 16, № 19. — C. 2000410.

66. Direct imprinting of laser field on halide perovskite single crystal for advanced photonic applications / A. Zhizhchenko [h gp.] // Laser Photonics Rev. —

2021. — T. 15, № 8. — C. 2100094.

67. Broadband antireflection with halide perovskite metasurfaces / K. Baryshnikova [h gp.] // Laser Photonics Rev. — 2020. — T. 14, № 12. — C. 2000338.

68. Lead halide perovskite nanostructures for dynamic color display / Y. Gao [h gp.] // ACS Nano. — 2018. — T. 12, № 9. — C. 8847—8854.

69. Two-photon absorption in organometallic bromide perovskites / G. Walters [h gp.] // ACS Nano. — 2015. — T. 9, № 9. — C. 9340—9346.

70. Halide perovskites for nonlinear optics / J. Xu [h gp.] // Adv. Mater. — 2020. — T. 32, № 3. — C. 1806736.

71. Recent progress in metal halide perovskite micro-and nanolasers / Q. Wei [h gp.] // Adv. Opt. Mater. — 2019. — T. 7, № 17. — C. 1900080.

72. Single-particle perovskite lasers: from material properties to cavity design / A. S. Polushkin [h gp.] // Nanophotonics. — 2020. — T. 9, № 3. — C. 599— 610.

73. Lasing action from photonic bound states in continuum / A. Kodigala [h gp.] // Nature. — 2017. — T. 541, № 7636. — C. 196—199.

74. Highly controllable etchless perovskite microlasers based on bound states in the continuum / Y. Wang [h gp.] // ACS Nano. — 2021. — T. 15, № 4. — C. 7386—7391.

75. Qiu C.-W., Yang Y. Vortex generation reaches a new plateau // Science. —

2017. — T. 357, № 6352. — C. 645—645.

76. Chiral-perovskite optoelectronics / G. Long [h gp.] // Nat. Rev. Mater. — 2020. — T. 5, № 6. — C. 423—439.

77. Perovskite metasurfaces with large superstructural chirality / G. Long [h gp.] // Nat. Commun. — 2022. — T. 13, № 1. — C. 1—8.

78. Lu L, Joannopoulos J. D., Soljacic M. Topological photonics // Nat. Photon. — 2014. — T. 8, № 11. — C. 821—829.

79. Topological insulator laser: Experiments / M. A. Bandres [h gp.] // Science. —

2018. — T. 359, № 6381. — eaar4005. — eprint: https://www.science.org/ doi/pdf /10 . 1126/science . aar4005. — URL: https : //www . science . org/doi/abs/10.1126/science.aar4005.

80. Electrically pumped topological laser with valley edge modes / Y. Zeng [h gp.] // Nature. — 2020. — T. 578, № 7794. — C. 246—250.

81. Observation of exciton polariton condensation in a perovskite lattice at room temperature / R. Su [h gp.] // Nat. Phys. — 2020. — T. 16, № 3. — C. 301— 306.

82. Optical switching of topological phase in a perovskite polariton lattice / R. Su [h gp.] // Sci. Adv. — 2021. — T. 7, № 21. — eabf8049.

83. Topological control of 2D perovskite emission in the strong coupling regime / S. Kim [h gp.] // Nano Lett. — 2021. — ^eK. — T. 21, № 23. — C. 10076— 10085. — URL: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03853.

84. Optical modes in perovskite nanowire with shallow bi-periodic grating / A. Berestennikov [h gp.] //J. Phys. Conf. Ser. — 2020. — T. 1461, № 1. — C. 012013.

85. Purcell enhancement and wavelength shift of emitted light by CsPbI3 perovskite nanocrystals coupled to hyperbolic metamaterials / H. P. Adl [h gp.] // ACS Photonics. — 2020. — T. 7, № 11. — C. 3152—3160.

86. Active perovskite hyperbolic metasurface / Z. Li [h gp.] // ACS Photonics. — 2020. — T. 7, № 7. — C. 1754—1761.

87. Saleh B. E., Teich M. C. Fundamentals of photonics. — john Wiley & sons, 2019.

88. Chuang S. L. Physics of optoelectronic devices. — Wiley New York, 1995.

89. Piprek J. Semiconductor optoelectronic devices: introduction to physics and simulation. — Elsevier, 2013.

90. Shockley W., Read Jr W. Statistics of the recombinations of holes and electrons // Physical review. — 1952. — T. 87, № 5. — C. 835.

91. Hall R. N. Electron-hole recombination in germanium // Physical review. — 1952. — T. 87, № 2. — C. 387.

92. Charge carriers in planar and meso-structured organic-inorganic perovskites: mobilities, lifetimes, and concentrations of trap states / E. M. Hutter [h gp.] // The journal of physical chemistry letters. — 2015. — T. 6, № 15. — C. 3082— 3090.

93. Goudon T, Miljanovic V., Schmeiser C. On the Shockley-Read-Hall model: generation-recombination in semiconductors // SIAM Journal on Applied Mathematics. — 2007. — T. 67, № 4. — C. 1183—1201.

94. Ball J. M, Petrozza A. Defects in perovskite-halides and their effects in solar cells // Nature Energy. — 2016. — T. 1, № 11. — C. 1—13.

95. Photoluminescence excitation spectroscopy of defect-related states in MAPbI3 perovskite single crystals / A. O. Murzin [h gp.] // Advanced Optical Materials. — 2021. — T. 9, № 18. — C. 2001327.

96. Photoluminescence manipulation by ion beam irradiation in CsPbBr3 halide perovskite single crystals / V. I. Yudin [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry C. — 2019. — T. 123, № 34. — C. 21130—21134.

97. Low inhomogeneous broadening of excitonic resonance in MAPbBr3 single crystals / O. A. Lozhkina [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2018. — T. 9, № 2. — C. 302—305.

98. Basu P. K. Theory of optical processes in semiconductors: bulk and microstructures. T. 4. — Clarendon press, 1997.

99. Takeshima M. Effect of Auger recombination on laser operation in Ga1- x Al x As // Journal of applied physics. — 1985. — T. 58, № 10. — C. 3846—3850.

100. High charge carrier mobilities and lifetimes in organolead trihalide perovskites / C. Wehrenfennig [h gp.] // Advanced materials. — 2014. — T. 26, № 10. — C. 1584—1589.

101. Scajev P., Miasojedovas S., Jursenas S. A carrier density dependent diffusion coefficient, recombination rate and diffusion length in MAPbl 3 and MAPbBr 3 crystals measured under one-and two-photon excitations // Journal of Materials Chemistry C. — 2020. — T. 8, № 30. — C. 10290—10301.

102. 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.

103. Excitonic effects in methylammonium lead halide perovskites / X. Chen [h gp.] // The journal of physical chemistry letters. — 2018. — T. 9, № 10. — C. 2595—2603.

104. Bulashevich K., Karpov S. Y. Is Auger recombination responsible for the efficiency rollover in Ill-nitride light-emitting diodes? // physica status solidi c. — 2008. — T. 5, № 6. — C. 2066—2069.

105. Importance of spin-orbit coupling in hybrid organic/inorganic perovskites for photovoltaic applications / J. Even [h gp.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2013. — T. 4, № 17. — C. 2999—3005.

106. Unexpectedly strong auger recombination in halide perovskites / J.-X. Shen [h gp.] // Advanced Energy Materials. — 2018. — T. 8, № 30. — C. 1801027.

107. Recombination kinetics in organic-inorganic perovskites: excitons, free charge, and subgap states / S. D. Stranks [h gp.] // Physical Review Applied. — 2014. — T. 2, № 3. — C. 034007.

108. Goppert-Mayer M. Uber elementarakte mit zwei quantenspriingen // Annalen der Physik. — 1931. — Т. 401, № 3. — С. 273—294. — URL: https : / / onlinelibrary. wiley . com/doi/abs/10. 1002/andp. 19314010303 (дата обр. 10.03.2022).

109. Kaiser W, Garrett C. G. B. Two-photon excitation in CaF2: Eu2+ // Physical Review Letters. — 1961. — Сент. — Т. 7, № 6. — С. 229—231. — URL: https://link.aps.Org/doi/10.1103/PhysRevLett.7.229 (дата обр. 10.03.2022).

110. Singh S., Bradley L. T. Three-photon absorption in napthalene crystals by laser excitation // Physical Review Letters. — 1964. — Июнь. — Т. 12, № 22. —

C. 612—614. — URL: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett. 12.612 (дата обр. 10.03.2022).

111. Parthenopoulos D. A., Rentzepis P. M. Three-dimensional optical storage memory // Science. — 1989. — Т. 245, № 4920. — С. 843—845. — eprint: https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science.245.4920.843. — URL: https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.245.4920. 843.

112. Finer features for functional microdevices / S. Kawata [и др.] // Nature. — 2001. — Авг. — Т. 412, № 6848. — С. 697—698. — URL: https : / /www . nature.com/articles/35089130 (дата обр. 10.03.2022).

113. Water-soluble quantum dots for multiphoton fluorescence imaging in vivo /

D. R. Larson [и др.] // Science. — 2003. — Т. 300, № 5624. — С. 1434— 1436. — eprint: https://www.science.org/doi/pdf/10.1126/science. 1083780. — URL: https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science. 1083780.

114. In vivo three-photon microscopy of subcortical structures within an intact mouse brain / N. G. Horton [и др.] // Nature Photonics. — 2013. — Март. — Т. 7, № 3. — С. 205—209. — URL: https://www.nature.com/articles/ nphoton.2012.336 (дата обр. 10.03.2022).

115. Resonant optical antennas / P. Muhlschlegel [и др.] // Science. — 2005. — Июнь. — Т. 308, № 5728. — С. 1607—1609. — URL: https://www.science. org/doi/full/10.1126/science.1111886 (дата обр. 14.03.2022).

116. Highly efficient avalanche multiphoton luminescence from coupled Au nanowires in the visible region / Q.-Q. Wang [и др.] // Nano Letters. — 2007. — Март. — Т. 7, № 3. — С. 723—728. — URL: https://doi.org/10. 1021/nl062964f (дата обр. 14.03.2022).

117. Dynamics of four-photon photoluminescence in gold nanoantennas / P. Biagioni [и др.] // Nano Letters. — 2012. — Июнь. — Т. 12, № 6. — С. 2941—2947. — URL: https : / /doi . org/10 . 1021/nl300616s (дата обр. 14.03.2022).

118. Multiphoton photoluminescence in hybrid plasmon-fiber cavities with Au and Au@ Pd nanobipyramids: two-photon versus four-photon processes and rapid quenching / Q. Ai [и др.] // ACS Photonics. — 2021. — Т. 8, № 7. — С. 2088— 2094.

119. Intense ultraviolet upconversion luminescence from Yb3+ and Tm3+ codoped amorphous fluoride particles synthesized by pulsed laser ablation / G. Qin [и др.] // Optics Communications. — 2004. — Нояб. — Т. 242, № 1. — С. 215— 219. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0030401804007874 (дата обр. 14.03.2022).

120. Infrared-to-ultraviolet up-conversion luminescence of YF3:Yb3+, Tm3+ microsheets / G. De [и др.] // Journal of Luminescence. — 2007. — Янв. — Т. 122/123. — С. 128—130. — (Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter). — URL: https://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0022231306001232 (дата обр. 14.03.2022).

121. Single-nanocrystal sensitivity achieved by enhanced upconversion luminescence / J. Zhao [и др.] // Nature Nanotechnology. — 2013. — Окт. — Т. 8, № 10. — С. 729—734. — URL: https : / /www . nature . com/ articles/nnano.2013.171 (дата обр. 14.03.2022).

122. Energy-cascaded upconversion in an organic dye-sensitized core/shell fluoride nanocrystal / G. Chen [и др.] // Nano Letters. — 2015. — Нояб. — Т. 15, № 11. — С. 7400—7407. — URL: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett. 5b02830 (дата обр. 14.03.2022).

123. Versatile spectral and lifetime multiplexing nanoplatform with excitation orthogonalized upconversion luminescence / H. Dong [и др.] // ACS Nano. —

2017. — Март. — Т. 11, № 3. — С. 3289—3297. — URL: https://doi.org/ 10.1021/acsnano.7b00559 (дата обр. 14.03.2022).

124. Helix shape power-dependent properties of single upconversion nanoparticles / J. Liao [и др.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. — 2020. — Апр. — Т. 11, № 8. — С. 2883—2890. — URL: https : //doi . org/10.1021/ acs.jpclett.9b03838 (дата обр. 14.03.2022).

125. Six-photon upconverted excitation energy lock-in for ultraviolet-C enhancement / Q. Su [и др.] // Nature Communications. — 2021. — Июль. — Т. 12, № 1. — С. 4367. — URL: https : //www . nature . com/articles/ s41467-021-24664-x (дата обр. 14.03.2022).

126. Multiphoton-excited luminescence from diamond nanoparticles / Y. D. Glinka [и др.] // The Journal of Physical Chemistry B. — 1999. — Май. — Т. 103, № 21. — С. 4251—4263. — URL: https : //doi . org/10 . 1021/jp9835364 (дата обр. 14.03.2022).

127. Giant five-photon absorption from multidimensional core-shell halide perovskite colloidal nanocrystals / W. Chen [и др.] // Nature Communications. — 2017. — Т. 8, № 1. — С. 1—9.

128. Giant two- to five-photon absorption in CsPbBr2.7lo.3 two-dimensional nanoplatelets / J. Li [и др.] // Optics Letters. — 2019. — Авг. — Т. 44, № 15. — С. 3873—3876. — URL: http://opg.optica.org/ol/abstract. cfm?URI=ol-44-15-3873.

129. Confinement of perovskite-QDs within a single MOF crystal for significantly enhanced multiphoton excited luminescence / H. He [и др.] // Advanced Materials. — 2019. — Т. 31, № 6. — С. 1806897. — URL: https : // onlinelibrary . wiley . com/doi/abs/ 10 . 1002/adma . 201806897 (дата обр. 10.03.2022).

130. He H., Sum T. C. Halide perovskite nanocrystals for multiphoton applications // Dalton Transactions. — 2020. — Нояб. — Т. 49, № 43. — С. 15149—15160. — URL: https : / / pubs . rsc . org / en / content / articlelanding/2020/dt/d0dt02538k (дата обр. 10.03.2022).

131. Multiphoton upconversion and non-resonant optical nonlinearity in perovskite quantum dot doped glasses / C. Zhu [и др.] // Optics Letters. — 2021. — Окт. — Т. 46, № 20. — С. 5216—5219. — URL: http://opg.optica.org/ ol/abstract.cfm?URI=ol-46-20-5216.

132. Accelerated carrier relaxation through reduced coulomb screening in two-dimensional halide perovskite nanoplatelets / V. A. Hintermayr [и др.] // ACS nano. — 2018. — Т. 12, № 10. — С. 10151—10158.

133. Lasing in Bose-Fermi mixtures / V. P. Kochereshko [и др.] // Scientific reports. — 2016. — Т. 6, № 1. — С. 20091.

134. Improved charge carrier dynamics of CH3NH3PBI3 perovskite films synthesized by means of laser-assisted crystallization / I. Konidakis [и др.] // ACS Applied Energy Materials. — 2018. — Т. 1, № 9. — С. 5101—5111.

135. Density-dependent dynamical coexistence of excitons and free carriers in the organolead perovskite CH3NH3PbI3/W. Wang [и др.] // Physical Review B. — 2016. — Т. 94, № 14. — С. 140302.

136. High-quality whispering-gallery-mode lasing from cesium lead halide perovskite nanoplatelets / Q. Zhang [и др.] // Advanced Functional Materials. — 2016. — Т. 26, № 34. — С. 6238—6245.

137. Perovskite semiconductors for room-temperature exciton-polaritonics / R. Su [и др.] // Nature Materials. — 2021. — Т. 20, № 10. — С. 1315—1324.

138. Electronic structure of CsPbBr 3- x Cl x perovskites: synthesis, experimental characterization, and DFT simulations / T. G. Liashenko [и др.] // Physical Chemistry Chemical Physics. — 2019. — Т. 21, № 35. — С. 18930—18938.

139. Composition-dependent energy splitting between bright and dark excitons in lead halide perovskite nanocrystals / L. Chen [и др.] // Nano Letters. — 2018. — Т. 18, № 3. — С. 2074—2080.

140. Bright triplet excitons in caesium lead halide perovskites / M. A. Becker [и др.] // Nature. — 2018. — Т. 553, № 7687. — С. 189—193.

141. Hohlneicher G., Dick B. Two-photon spectroscopy of dipole-forbidden transitions. II. Calculation of two-photon cross sections by the CNDO-CI method // The Journal of Chemical Physics. — 1979. — Т. 70, № 12. — С. 5427—5437.

142. Vorobyev A. Y., Guo C. Direct femtosecond laser surface nano/microstructuring and its applications // Laser & Photonics Reviews. — 2013. — T. 7, № 3. — C. 385—407.

143. Ablation-cooled material removal with ultrafast bursts of pulses / C. Kerse [h gp.] // Nature. — 2016. — T. 537, № 7618. — C. 84—88.

144. In-chip microstructures and photonic devices fabricated by nonlinear laser lithography deep inside silicon / O. Tokel [h gp.] // Nature photonics. — 2017. — T. 11, № 10. — C. 639—645.

145. Thermal behavior of methylammonium lead-trihalide perovskite photovoltaic light harvesters / A. Dualeh [h gp.] // Chemistry of Materials. — 2014. — T. 26, № 21. — C. 6160—6164.

146. Onoda-Yamamuro N., Matsuo T., Suga H. Calorimetric and IR spectroscopic studies of phase transitions in methylammonium trihalogenoplumbates (II) // Journal of Physics and Chemistry of Solids. — 1990. — T. 51, № 12. — C. 1383—1395.