Научные новости лаборатории
Научная статья сотрудника лаборатории проф. А.С. Васенко вошла в 1% самых цитируемых работ в области химии по состоянию на ноябрь/декабрь 2018 года согласно базе данных “Web of Science”.
Работа «Контроль электронно-дырочной рекомбинации в перовскитных квантовых точках цезиево-свинцового галогенида с помощью изменения состава галогенида: первопринципное исследование во временной области» была опубликована в Апреле 2018 года в журнале «Journal of Physical Chemistry Letters» в соавторстве с учёными из США и Китая и в настоящее время имеет 17 цитирований по “Web of Science” и 18 цитирований по “Scopus”.
Перовскит – название химического вещества титаната кальция (CaTiO3), данное в честь русского минералога Л.А. Перовского (1792—1856). Журнал Science включил перовскит в топ-10 прорывов 2013 года, подразумевая возможность использования его в солнечной энергетике. Действительно, неорганические квантовые точки на базе перовскитов оказались хорошими кандидатами на роль абсорберов/ эмиттеров в люминисцентных концентраторах солнечной энергии [Z. Ning et al., Nature 523, 324 (2015); H. Zhao et al., Nano Energy 37, 214 (2017); Z. Yang et al., Nature Communications 8, 1325 (2017)]. В дополнение к сбору солнечной энергии, перовскитные квантовые точки оказались очень перспективны для оптоэлектронных приложений, таких как светоизлучающие диоды [L.Q. Zhang, Nature Communications 8, 15640 (2017)] и лазеры [G.C. Xing, Nature Materials 13, 476 (2014)].
В работе А.С. Васенко и соавторов было показано, что содержание галогенидов сильно влияет на безызлучательную электронно-дырочную рекомбинацию в неорганических перовскитных квантовых точках. Используя теорию функционала плотности во временной области и неадиабатическую молекулярную динамику, было показано, что замена половины атомов брома на атомы йода в квантовой точке CsPbBr3 продлевает время жизни носителей заряда в 5 раз, а полная замена увеличивает время жизни в 8 раз, см. Рис. 1.
Допирование йодом уменьшает неадиабатическое зарядно-фононное взаимодействие, поскольку йод тяжелее и медленнее, чем бром, и потому, что перекрытие между электронными и дырочными волновыми функциями уменьшается. В общем случае безызлучательная электронно-дырочная рекомбинация протекает медленно, в наносекундном масштабе времени, из-за малой неадиабатической связи менее 1 мэВ и короткого времени когерентности менее 10 фс. Полученные времена рекомбинации и их зависимость от содержания галогена отлично согласуются с экспериментами. Данное исследование показывает, что эффективность преобразования энергии солнечных элементов может контролироваться изменением состава галогенидов в неорганических перовскитных квантовых точках.
Рис. 1. На рисунке изображена зависимость популяции носителей заряда от времени. Замена половины атомов брома на атомы йода в квантовой точке CsPbBr3 продлевает время жизни носителей заряда в 5 раз, а полная замена увеличивает время жизни в 8 раз.