Перовскиты

MForum.ru

Перовскиты

04.07.2019, MForum.ru

MForum.ru на Facebook. Подпишись!


Перовскиты  --  Перспективные материалы 

Класс минералов, например, титанат стронция или трисульфид циркония (ZrS3), с высокими диэлектрическими свойствами.

При использовании титаната стронция в транзисторах, это позволяет отказаться от диоксида кремния и в 3-4 раза снизить толщину транзисторов и, соответственно, снизить ток утечки, повысив плотность транзисторов на чипе, с соответствующим уменьшением энергопотребления. Motorola, например, показала КМОП-транзистор на базе этой технологии и нанесение пленки первскитов на поверхность 20 см кремниевой пластины. 

Двумерный слой трисульфид циркония ZrS3 можно использовать вместо слоя органического полупроводника при производстве более долговечных светодиодов. Органические полупроводники долговечностью зачастую не отличаются, например, это касается синих светодиодов, используемых в полупроводниковых дисплеях.  

Галогенидные тонкопленочные перовскиты пробуют использовать в фотовольтаике для создания высокоэффективных солнечных элементов и светодиодов, в перспективе от материала ожидают возможности выпускать на его основе фотодетекторы, светодиоды, лазеры и дисплеи. Экспериментальные элементы на базе перовскитов показывают эффективность пробразования света в электроэнергию на уровне до 25,2%-28%, что очень близко к показателям "классических" кремниевых элементов (26,7% на август 2019). Тонкопленочный перовскитный материал изготавливают в виде сэндвича. Электроны собираются между слоями, так энергия солнечного света преобразуется в электрическую.  

Среди преимуществ материала - дешевизна производства, возможность печати солнечных батарей с помощью струйного или матричного принтера. Дополнительный плюс - возможность их изготовления на гибких подложках, что позволяет монтировать их не только на прямые, но и криволинейные поверхности. 

Недочеты некоторых современных перовскитов: нестабильны, быстро деградируют, могут быть хрупкими, могут содержать свинец (неэкологично). 

 

Кто работает с перовскитами в России

НИТУ МИСиС (Данила Саранин, Дмитрий Муратов, Артур Иштеев и другие)

Университет ИТМО, С.Петербург 

 

Разработки на основе перовскитов в мире

США, Калифорнийский Университет, Беркли 

США, Университет Пердью (Purdue University)

США, Политехнический институт Ренсселера (ПИР)

Нидерланды, Гронингенский Университет 

Сингапур, Наньянский технологический университет 

Япония, Токийский технологический институт

Япония, Университет Тохоку

Италия, Университет Tor Vergata, Милан 

 

Новости

2020.02.04 В НИТУ МИСиС разработали модификацию светодиода с использованием в качестве электрон-транспортного слоя двумерный слой трисульфид циркония, ZrS3.
Перовскитный светодиод на базе трисульфида циркония ZrS3
источник иллюстрации
Такой светодиод в отличие от традиционного, с использованием органического слоя, может оказаться значительно более долговечным. Это обещает решить проблему деградации светодиодных дисплеев, например, в смартфонах, планшетах и телевизорах. Важно также то, что двумерный слой ZrS3 сформирован промышленным методом так называемой слот-матричной печати, что дает потенциал адаптации технологии для серийного производства светоизлучающих диодов нового типа. Статься о разработке опубликована в журнале Applied Materials & Interfaces.

2020.01.28 В Калифорнийском Университете в Беркли создали светодиод синего цвета из галогенидного перовскита. Результаты исследований опубликованы в Science Advances. Ранее были созданы красные и зеленые перовскитные светодиоды. Новая разработка позволит выпустить дисплеи нового типа. Гелогенидные перовскиты состоят из атомов двух металлов, брома и йода, и галогена - хлора. Первоначально им прочили активное использование в фотовольтаике, но, как видим, спектр возможных применений постоянно расширяется, поскольку всех привлекает дешивизна и легкость изготовления перовскитов. В Беркли для создания синих светодиодов создали образцы соединения, которое содержит катионы н-бутиламмония, цезия и свинца. Анионом в нем выступает бром. Излучение возможно на трех длинах волн: 416, 445, 473нм. К сожалению, соединение оказалось температурно нестабильным - с повышением температуры длина волны смещается в зеленую часть спектра. / indicator.ru 

2019.11.19 Перовскиты в фотовольтаике. Ученые Гронингенского университета, Нидерланды, и Наньянского технологического университета, Сингапур, экспериментируют с комбинацией перовскита с органическим акцептором так называемых "горячих электронов". Такой подход, как ожидается, позволит задействовать в производстве электричества избыточную энергию фотонов. / MForum.ru

2019.11.17 Перовскиты в фотовольтаикеВ Университете Пердью (Purdue University) группа исследователей под руководством профессора Доу Лэтяня (Letian Dou) разработали гибридный слоеный материал из органических и неорганических компонентов. Он не содержит свинца и отличается повышенной стабильностью. / mforum.ru  

2019.10.04 Перовскитную пленку пробуют применить для создания мини-фотоэлементов, питающих сенсоры. Информацию с этих сенсоров можно считывать сканерами RFID. 

2019.09.27 В Университете Тохоку, Япония, задействовали всенаправленную фотолюминисцентную спектроскопию (ВНПЛ) для оценки качества кристаллов. В частности с помощью ВНПЛ оценивали кристаллы свинцовых галоидных перовскитов.
ВНПЛ хороша тем, что позволяет бесконтактно зондировать кристалл, не разрушая его, при этом удается оценивать свойства кристалла.
Теперь ученые планируют задействовать ВНПЛ для сравнения различных типов перовскитных материалов, что позволит быстрее отбирать наиболее эффективные. Как ожидается, это поможет созданию более эффективных солнечных батарей, светодиодов и ряда других устройств. ftimes.ru 

2019.09.16 В НИТУ МИСиС и Университете Tor Vergata (Милан, Италия) обнаружили, что добавление (допирование) двумерных структур карбида титана (максенов) в фотоэлемент на базе перовскита повышает его эффективность до 20,64%. Максены позволяют вести "тонкую настройку" поверхностных свойств перовскита. Были испытаны конфигурации с внедрением максенов в фотопоглощающий перовскитный слой, в электронно-транспортный слой диоксида титана, а также на «интерфейс» между ними. Выявлено, что эффект ярче всего проявляется тогда, когда максены добавлены во все слои (фотопоглощающий слой перовскита, в электронно-транспортный слой диоксида титана, а также на интерфейс между ними). Эксперименты подтвердило также моделирование полученных структур. Результаты исследования опубликованы в Nature Materials. Подробнее на русском: indicator.ru  

2019.09.16 Ученые Политехнического института Ренсселера (ПИР), под руководством Цзян Ши, выяснили, что уменьшение плотности дефектов (кристаллических дислокаций) в перовскитах может существенно повысить его производительность. Уменьшение плотности дислокаций более, чем на порядок приводит к увеличению времени жизни электрона в 4 раза. / nature.com  

2019.08.12 Исследователи Токийского технологического института, возглавляемые профессором Хидео Хосоно, научились создавать высокоэффективные диоды (PeLED) с рекордной яркостью на основе 3D-перовскитов. Разработанный ими экземпляр прибора отличается низким рабочим напряжением при высокой яркости и энергоэффективности. 

До сих пор светодиоды на основе перовскита PeLED заметно уступали органическим светодиодам. Проблему пробовали решить с использованием так называемых "низкоразмерных" - связанных на плоскости или линейно в кристаллической структуре переовскитов, излучающих свет на основе эффекта квантового удержания экситонов. Проводящие свойства таких материалов очень плохие, что приводило к тому, что низкоразмерные перовскит-светодиоды обладали низкой энергоэффективности. 
 
Команда Хидео Хосоно нашла решение. 
Ученые обнаружили, что высокоэффективный PeLED можно спроектировать с использованием 3D-перовскитов, которые отличаются высочайшей мобильностью электронов и дырок, тем самым решая проблему низкой эффективности низкоразмерных перовскитов. 
 
Ученые задались вопросом, может ли быть получен эффект квантового удержания, возникаеющий в низкоразмерных материалах, использующих новый слой переноса электронов, смежный с перовскитом, в 3D-материалах? Именно этот эффект обеспечивает искомые эффективные свойства излучения света.
  
В электролюминесцентном устройстве EML находится между двумя транспортными слоями: электронным и дырочным. Эти два слоя играют ключевую роль в обеспечении хороших проводящих свойств материала. Команда обнаружила, что характеристики энергетических уровней этих слоев также играют решающую роль в эффективности эмиссии. 
За счет подбора характеристик транспортных слоев - электронного и дырочного в PeLED команда смогла предотвратить появление описанного выше эффекта, для чего достаточно был чтобы экситоны оставались квантово связанными в эмиттирующем слое. 
 
"Структуру устройства можно рассматривать, как промасштабированный низкоразмерный материал, пока энергетические уровни транспортных слоев (электронного и дырочного) остаются достаточными для удержания экситонов", - поясняет Хосоно. 
 
Команда представила 3D PeLED с рекордными характеристиками по части высокой яркости и эффективности мощности при низком рабочем напряжении. 
 
На рисунке показано сравнение низкоразмерного и 3D- люминисцентных устройств на основе перовскитов. 
 

Подробнее:  titech.ac.jp   

2019.06.13 В НИТУ МИСиС и университете ИТМО создали экспериментальный прототип тонкопленочного фотоэлектронного прибора на базе гибридного полупроводника - галогенидного перовскита. Созданный прототип может работать и как солнечный элемент, и как светодиод. Режим работы прототипа зависит от подаваемого на него напряжения. До 1 В - солнечный элемент, более 2 В - включается режим светодиода. Источник:  russianelectronics.ru 

Ученые добились значительного повышения стабильности и эффективности приборов на базе перовскитов за счет добавления в структуру прослойки такого полупроводника, как йодид меди (CuI).  Прослойка p-типа, добавлена между гибридным перовскитом MAPbI3 (метилламин-свинец-йод-3) и дырочно-транспортным слоем NiO (оксида никеля). Аналогичные попытки стабилизации были и ранее, но использовались более дорогие и более сложные в синтезе материалы, нежели доступный и простой йодид меди. В итоге достигнуто повышение стабильности работы в среднем на 40% при КПД в 15,2%. Толщина готового элемента - менее 1 мкм, в десятки раз меньше, чем у кремниевых элементов. Подробнее: misis.ru  

 

Подписывайтесь на Telegram-канал, посвященный микроэлектронике 

подписывайтесь: на Facebook-страницу, посвященную микроэлектронике

+ +

© Алексей Бойко, MForum.ru

MForum.ru на Facebook. Подпишись!

Публикации по теме:

04.02. [Краткие новости] В НИТУ "МИСиС" разработали светодиод с использованием двумерного перовскитного материала / MForum.ru

04.11. [Краткие новости] Фотовольтаика / MForum.ru

01.10. [Краткие новости] Перспективные материалы и технологии / MForum.ru

04.03. [Краткие новости]  Термины рынка микроэлектроники / MForum.ru

21.02. [Краткие новости]  Микроэлектроника / MForum.ru

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

04.10.2019 23:03 От: ABloud

Перовскиты и RFID. Любопытную идею проверили в MIT, США. Ранее уже пробовали снабжать RFID метки мини-солнечной батареей, чтобы сделать метки активными.

При использовании классической фотовольтаики идея работала плохо, особенно в помещениях с искусственным светом. Как оказалось, при использовании перовскитных пленок результат получится иной. Комбинируя RFID-метку и перовскитные пленки с различными сенсорами можно использовать технологию RFID для считывания данных с сенсоров на расстояниях в разы больших, чем в сценарии с пасивной меткой без собственного источника питания.

Более того, энергетика перовскитных пленок такова, что даже миниатюрная панель позволяет запитать целую группу сенсоров, что позволяет создавать "мультидатчики", способные годами выдавать данные замеров каждые несколько секунд.

Интересная и перспективная идея, учитывая грядущее развитие IoT?

Источник: http://news.mit.edu/2019/photovoltaic-rfid-sensors-iot-0927 подробнее о перовскитах: http://www.mforum.ru/news/article/120873.htm

17.11.2019 00:10 * От: ABloud

Перовскиты и фотовольтаика. Перовскитные элементы хотелось бы применять в фотовольтаике, поскольку они обладают к.п.д. до 28% в отличие от кремниевых с к.п.д. 15-18%. Но пока не применяют из-за их крупкости, а также из-за того, что в современных перовскитных фотобатареях высоко содержание растворимого в воде свинца.

Перовскит повышенной прочности и без свинца

В Университете Пердью (Purdue University) группа исследователей под руководством профессора Доу Лэтяня (Letian Dou) разработали гибридный слоеный материал из органических и неорганических компонентов. Он не содержит свинца и отличается повышенной стабильностью. Об исследовании 11 ноября 2019 написал журнал Nature Chemistry. Также можно посмотреть здесь: pubs.acs.org

Для демонстрации возможностей нового материала ученые создали на его основе полевой транзистор, об этом сообщал в сентябре 2019 года Journal of the American Chemical Society.

На технологию подана патентная заявка.

Источник: purdue.edu

19.11.2019 00:15 * От: ABloud

Перовскиты и фотовольтаика.

Ученые Гронингенского университета, Нидерланды, и Наньянского технологического университета, Сингапур, экспериментируют с комбинацией перовскита с органическим акцептором так называемых "горячих электронов".

Такой подход, как ожидается, позволит задействовать в производстве электричества в том числе и избыточную энергию фотонов.

В традиционных фотобатареях к.п.д. не слишком велик потому, что фотоны с недостаточной энергией проходят через материал фотоэлектрической панели без поглощения, и, напротив, энергия более высокочастотных фотонов рассеивается без пользы, переходя в тепло. Электрическую энергию дают только фотоны со строго определенным объемом энергии.

Решение проблемы видится в переходе к использованию материала, который обладает так называемой расширенной запрещенной зоной (разницей в энергиях между самой высокой занятой (ВЗМО) и самой низкой свободной молекулярными орбиталями (НСМО)).

Ученые нашли материал, который по их мнению, в значительной степени отвечает подобным требованиям. Это комбинация гибридного органического/неорганического перовскита и органического материала с широкой запрещенной зоной - батофенантропина (bphen). bphen успешно поглощает "горячие электроны" из перовскитного полупроводника, без необходимости в каких-либо иных ухищрениях.

Следующий шаг, который ученые намерены осуществить, это конструирование практического устройства, которое позволит доказать возможность практического применения обнаруженного эффекта.

Источник: ko.com.ua и indicator.ru

28.01.2020 20:02 * От: ABloud

Создан синий светодиод на базе галогенидного перовскита

В Калифорнийском Университете в Беркли создали светодиод синего цвета из галогенидного перовскита. Результаты исследований опубликованы в Science Advances. Ранее были созданы красные и зеленые перовскитные светодиоды.

Новая разработка в перспективе позволит выпустить дисплеи нового типа.

Гелогенидные перовскиты состоят из атомов двух металлов, брома и йода, и галогена - хлора. Первоначально им прочили активное использование в фотовольтаике, но, как видим, спектр возможных применений постоянно расширяется, поскольку всех привлекает дешивизна и легкость изготовления перовскитов.

В Беркли для создания синих светодиодов создали образцы соединения, которое содержит катионы н-бутиламмония, цезия и свинца. Анионом в нем выступает бром. Излучение возможно на трех длинах волн: 416, 445, 473нм.

К сожалению, соединение оказалось температурно нестабильным - с повышением температуры длина волны смещается в зеленую часть спектра. / indicator.ru


Новое сообщение:
Complete in 20 ms, lookup=0 ms, find=20 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:

Подписка:

Подписаться
Отписаться


Новости

22.10. [Новинки] Анонсы: Huawei Y7a получил 48 Мп камеру и Kirin 710A / MForum.ru

22.10. [Новинки] Анонсы: Бюджетный смартфон Oppo A33 получил экран 90 Гц / MForum.ru

22.10. [Новинки] Анонсы: Gionee F8 Neo оценили в 5499 рупий / MForum.ru

22.10. [Новинки] Слухи: Honor 10X Lite появится в России / MForum.ru

21.10. [Новинки] Анонсы: Smartisan R2 представлен официально / MForum.ru

21.10. [Новинки] Анонсы: Gigaset GS4 – немецкий смартфон на чипе MediaTek / MForum.ru

21.10. [Новинки] Анонсы: Realme 7 и 7 Pro появились в России / MForum.ru

20.10. [Новинки] Анонсы: HTC Desire 20+ представлен официально / MForum.ru

20.10. [Новинки] Слухи: IQOO U1x замечен на рендерах / MForum.ru

19.10. [Новинки] Анонсы: Oukitel C22 представлен официально / MForum.ru

19.10. [Новинки] Это интересно: Jio Phone с поддержкой 5G будет оценен в $34 / MForum.ru

19.10. [Новинки] Слухи: Раскрыты спецификации и рендеры Huawei Mate 40 Pro / MForum.ru

17.10. [Новинки] Слухи: Xiaomi Redmi K30S замечен TENAA / MForum.ru

15.10. [Новинки] Анонсы: OnePlus 8T представлен официально / MForum.ru

14.10. [Новинки] Анонсы: HomePod Mini – обновление умной колонки от Apple / MForum.ru

14.10. [Новинки] Анонсы: iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max – новые флагманы Apple / MForum.ru

14.10. [Новинки] Анонсы: iPhone 12 и компактная версия iPhone 12 mini представлены официально / MForum.ru

13.10. [Новинки] Анонсы: Vivo V20 с 44 и 64 Мп камерами представлен официально / MForum.ru

13.10. [Новинки] Анонсы: Blackview BL6000 Pro 5G – первый защищенный смартфон с поддержкой 5G / MForum.ru

13.10. [Новинки] Слухи: Smartisan представит новый флагман 20 октября / MForum.ru