Вісник Львівського університету. Серія фізична 58 (2021) с. 98-107
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.58.2021.98

Люмінесценція наночастинок CsPbBr3, вкраплених у KBr

М. П. Дендебера, Т. С. Малий, А. С. Пушак, Я. М. Чорнодольський, О. Т. Антоняк, В. В. Вістовський, А. С. Волошиновський

Синтезовано вкраплені наночастинки CsPbBr3 різних розмірів у кристалах KBr та проведено їх люмінесцентно-кінетичні дослідження за кімнатної температури. Різні розміри наночастинок CsPbBr3 контролювались зміною концентрації CsBr та PbBr2 при вирощуванні кристалів. Квантово-розмірний ефект, який приводив до зміщення максимуму екситонної люмінесценції CsPbBr3 в сторону менших довжин хвиль, використано для оцінки середнього розміру ансамблю наночастинок, що змінювався від 7 нм для 0,05 мол.{\%} до 20 нм для 1 мол.{\%}. Зменшення часової константи загасання люмінесценції при зменшенні розмірів наночастинок може бути пояснена впливом процесів перенесення енергії між наночастинками, а також зростанням обмінної взаємодії при зменшенні їх розмірів.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Protesescu L. Nanocrystals of Cesium Lead Halide Perovskites (CsPbX3 , X = Cl, Br, and I): Novel Optoelectronic Materials Showing Bright Emission with Wide Color Gamut / Protesescu L., Yakunin S., Bodnarchuk M. I., Krieg F., Caputo R., Hendon C. H., Yang R. X., Walsh A., Kovalenko M. V. // Nano Lett.-- 2015.-- Vol. 15.-- P. 3692–-3696. Doi:0.1021/nl5048779.
  2. Kovalenko M. V. Properties and potential optoelectronic applications of lead halide perovskite nanocrystals / Kovalenko M. V., Protesescu L., Bodnarchuk M. I. // Science -- 2017.-- Vol. 358 P. 2435–-2445 Doi:10.1126/science.aam7093.
  3. Li X., CsPbX3 Quantum Dots for Lighting and Displays: Room-Temperature Synthesis, Photoluminescence Superiorities, Underlying Origins and White Light-Emitting Diodes / Li X., Wu Y., Zhang S., Cai B., Gu Y., Song J., Zeng H. // Adv. Funct. Mater.-- 2016.-- Vol. 26 P. 2435-–2445 Doi:10.1002/adfm.201600109.
  4. Levchuk I., Brightly Luminescent and Color-Tunable Formamidinium Lead Halide Perovskite FAPbX3 (X = Cl, Br, I) Colloidal Nanocrystals / Levchuk I. , Osvet A., Tang X., Brandl M., Perea J. D., Hoegl F., Matt G. J., Hock R., Batentschuk M., Brabec C. J. // Nano Lett.-- 2017.-- Vol. 17 P. 2765-–2770, Doi:10.1021/acs.nanolett.6b04781.
  5. Demkiv T. M. Luminescence properties of CsPbBr3 nanocrystals dispersed in a polymer matrix / Demkiv T. M., Myagkota S. V., Malyi T. S., Pushak A. S., Vistovskyy V. V., Yakibchuk P. M., Shapoval O. V., Mitina N. E., Zaichenko A. S., Voloshinovskii A. S. // J. Lumin.-- 2018.-- Vol. 198 P. 103-–107, Doi:10.1016/j.jlumin.2018.02.021.
  6. Li P. Luminescence enhancement of CsPbBr3 quantum dot glasses induced by two unexpected methods: Mechanical and hydration crystallization / Li P., Xie W., Mao W., Tian Y., Huang F., Xu S., Zhang J. // J. Mater. Chem. C.-- 2020.-- Vol. 8 P. 473-–480. Doi:10.1039/c9tc06075h.
  7. Nikl M. Optical properties of the Pb2+ -based aggregated phase in a CsCl host crystal: Quantum-confinement effects / Nikl M. , Nitsch K., Polak K., Pazzi G. P., Fabeni P., Citrin D. S., Gurioli M. // Phys. Rev. B.-- 1995.-- Vol. 51 P. 5192-–5199. Doi:10.1103/PhysRevB.51.5192.
  8. Aceves R. Spectroscopy of CsPbBr3 quantum dots in CsBr:Pb crystals / Aceves R., Babin V., Flores M. B., Fabeni P., Maaroos A., Nikl M., Nitsch K., Pazzi G. P., Salas R. P., Sildos I., Zazubovich N., Zazubovich S. // J. Lumin.-- 2001.-- Vol. 93 P. 27-–41. Doi:10.1016/S0022-2313(01)00175-2.
  9. Nikl M. Luminescence of CsPbBr3-like quantum dots in CsBr single crystals / Nikl M., Nitsch K., Mihokova E., Polak K., Fabeni P., Pazzi G. P., Gurioli M., Santucci S., Phani R., Scacco A., Somma F. // Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures.-- 1999.-- Vol. 4 P. 323-–331. Doi:10.1016/S1386-9477(99)00016-8.
  10. Myagkota S. Luminescent kinetic characteristics of lead-containing aggregates dispersed in Rb1-xCsxCl (x = 0.05-0.2) matrices / Myagkota S., Gloskovskii A., Gladyshevskii R., Voloshinovskii A., Rodnyi P. // J. Phys. Condens. Matter.-- 2004.-- Vol. 16 P. 483–-490. Doi:10.1088/0953-8984/16/3/024.
  11. Дендебера М. П. Вплив умов синтезу на люмінесцентно-кінетичні властивості колоїдних наночастинок CsPbBr3 / Дендебера М. П., Чорнодольський Я. М., Жишкович А. В., Салапак В. М., Мітіна Н. Є., Гамерник Р. В., Вістовський В. В., Волошиновський А. С. // Вісник Львівського Університету. Серія Фізична. -- 2019.-- В. 56 Ст. 122–-132. Doi:10.30970/vph.56.2019.122
  12. Akkerman Q. A. Solution Synthesis Approach to Colloidal Cesium Lead Halide Perovskite Nanoplatelets with Monolayer-Level Thickness Control / Akkerman Q. A., Motti S. G., Srimath Kandada A. R., Mosconi E., D’Innocenzo V., Bertoni G., Marras S., Kamino B. A., Miranda L., De Angelis F., Petrozza A., Prato M., Manna L. // J. Am. Chem. Soc.-- 2016.-- Vol. 138 P. 1010–-1016. Doi:10.1021/jacs.5b12124.
  13. Yuan X. Temperature-dependent photoluminescence of inorganic perovskite nanocrystal films / Yuan X., Jing P., Li J., Wei M., Hua J., Zhao J., Tian L., Li J. // RSC Adv.-- 2016.-- Vol. 6 P. 78311–-78316. Doi:10.1039/c6ra17008k.
  14. Becker M. A. Bright triplet excitons in caesium lead halide perovskites / Becker M. A., Vaxenburg R., Nedelcu G., Sercel P. C., Shabaev A., Mehl M. J., Michopoulos J. G., Lambrakos S. G., Bernstein N., Lyons J. L., Stoferle T., Mahrt R. F., Kovalenko M. V., Norris D. J., Raino G., Efros A. L. // Nature.-- 2018.-- Vol. 553 P. 189–-193. Doi:10.1038/nature25147.
  15. Chen L. Composition-Dependent Energy Splitting between Bright and Dark Excitons in Lead Halide Perovskite Nanocrystals / Chen L., Li B., Zhang C., Huang X., Wang X., Xiao M. // Nano Lett.-- 2018.-- Vol. 18 P. 2074–-2080. Doi:10.1021/acs.nanolett.8b00184
  16. Dendebera M. Time resolved luminescence spectroscopy of CsPbBr3 single crystal / Dendebera M., Chornodolskyy Y., Gamernyk R., Antonyak O., Pashuk I., Myagkota S., Gnilitskyi I., Pankratov V., Vistovskyy V., Mykhaylyk V., Grinberg M., Voloshinovskii A. // J. Lumin.-- 2020.-- Vol. 225 P. 117346. Doi:10.1016/j.jlumin.2020.117346.
  17. Wu B. Indirect tail states formation by thermal-induced polar fluctuations in halide perovskites / Wu B., Yuan H., Xu Q., Steele J. A., Giovanni D., Puech P., Fu J., Ng Y. F., Jamaludin N. F., Solanki A., Mhaisalkar S., Mathews N., Roeffaers M. B. J., Gratzel M., Hofkens J., Sum T. C. // Nat. Commun.-- 2019.-- Vol. 10 Doi:10.1038/s41467-019-08326-7.
  18. Chen X. N-type Rashba spin splitting in a bilayer inorganic halide perovskite with external electric field / Chen X., Liu L., Shen D. // J. Phys. Condens. Matter.-- 2018.-- Vol. 30 Doi:10.1088/1361-648X/aac523.
  19. Dendebera M. Temperature behavior of the near band edge luminescence in CsPbBr3 single crystals, microcrystals and nanoparticles / Dendebera M. , Malyi T., Zhyshkovych A., Chornodolskyy Ya., Pushak A., Gamernyk R., Antonyak O., Demkiv T., Vistovskyy V., Voloshinovskii A. // 11th International Conference on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation, – 12-17.09.2021, Bydgoszcz, Poland, TuP1-18
  20. Dirin D. N. Microcarrier-Assisted Inorganic Shelling of Lead Halide Perovskite Nanocrystals / Dirin D. N., Benin B. M., Yakunin S., Krumeich F., Raino G., Frison R., Kovalenko M. V. // CS Nano.-- 2019.-- Vol. 13 P. 11642–-11652 . Doi:10.1021/acsnano.9b05481.