Przejdź do treści

Unprecedented Richness of Temperature- and Pressure-Induced Polymorphism in 1D Lead Iodide Perovskite

Dzięki wszechstronnej konfigurowalności strukturalnej oraz wyjątkowym parametrom optycznym, perowskity halogenkowe zyskały na znaczeniu jako nowa klasa materiałów półprzewodnikowych, znajdujących szerokie zastosowanie w konstrukcji urządzeń optoelektronicznych, takich jak ogniwa fotowoltaiczne i diody elektroluminescencyjne. Nieodłączną cechą tych materiałów jest elastyczność oraz złożona dynamika ich sieci krystalicznych, prowadząca do bogatego spektrum przejść fazowych między różnymi odmianami strukturalnymi, co tworzy dodatkowe możliwości precyzyjnego modyfikowania ich właściwości. Podczas gdy transformacje strukturalne są dobrze opisane i sklasyfikowane w perowskitach trójwymiarowych (3D), ich jednowymiarowe (1D) odpowiedniki pozostają znacznie słabiej poznane. W niniejszej pracy zbadano wpływ temperatury i ciśnienia na strukturę 1D perowskitoidu AcaPbI₃ zawierającego organiczny kation acetamidyniowy (Aca). Wyniki ujawniły istnienie aż dziewięciu odmian krystalicznych δ-AcaPbI₃, które tworzą najbardziej zróżnicowaną kolekcję polimorfów spośród znanych materiałów perowskitowych. Ponadto wykazano, że w badanym 1D perowskitoidzie zmiany strukturalne zachodzące pod wpływem temperatury i ciśnienia mają zasadniczo odmienny charakter. Podczas gdy transformacje termiczne są przede wszystkim związane z kolektywnymi przesunięciami sztywnych jednostek polianionowych oraz dynamicznymi zmianami w uporządkowaniu kationów Aca, kompresja prowadzi głównie do systematycznych odkształceń nieorganicznych łańcuchów polimerowych. Stwierdzono również uderzająco dobrą korelację między odległościami Pb···Pb a ewolucją wartości przerwy energetycznej w δ-AcaPbI₃. W przeciwieństwie do 3D perowskitów zbudowanych z współwierzchołkowych oktaedrycznych jednostek PbI₆, w polianionowych łańcuchach 1D perowskitoidów jednostki te są połączone współpłaszczyznowo, co znacząco skraca odległości Pb···Pb, umiejscawiając je w zakresie oddziaływań van der Waalsa. W rezultacie kontakty między jonami Pb²⁺ w tych materiałach stanowią jeden z kluczowych parametrów determinujących ich właściwości.

Artykuł:

Small

Autorzy z PW:

Michał Terlecki, Janusz Lewiński

Dyscyplina:

Rok wydania: