Μελέτη με φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας του ανόργανου περοβσκίτη CsPbBr3 εμπλουτισμένου με Br

Γερακίνης, Δημήτριος-Παρασκευάς; Gerakinis, Dimitrios-Paraskevas

dc.contributor.author	Γερακίνης, Δημήτριος-Παρασκευάς	el
dc.contributor.author	Gerakinis, Dimitrios-Paraskevas	en
dc.date.accessioned	2020-10-15T10:18:30Z
dc.date.available	2020-10-15T10:18:30Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51470
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19168
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Φωτοφωταύγεια	el
dc.subject	Ανόργανοι περοβσκίτες αλογονιδίων	el
dc.subject	Χρονοεξαρτώμενη φωτοφωταύγεια	el
dc.subject	Εμπλουτισμός	el
dc.subject	Photoluminescence	en
dc.subject	Inorganic halide perovskites	en
dc.subject	Time-resolved photoluminescence	en
dc.subject	CsPbBr3	en
dc.subject	Doping	en
dc.title	Μελέτη με φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας του ανόργανου περοβσκίτη CsPbBr3 εμπλουτισμένου με Br	el
dc.contributor.department	Τομέας Φυσικής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Materials	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-09-17
heal.abstract	Παρόλο που οι πρώτες μελέτες γύρω από τη δομή των κρυσταλλικών αλογονιδίων του μολύβδου, CsPbX3 (X=Cl, Br, I), είχαν αρχίσει να κάνουν την εμφάνισή τους ήδη από τη δεκαετία του '60, μόλις πριν από δέκα χρόνια κατάφερε αυτή η οικογένεια υλικών να αναδυθεί ως πολλά υποσχόμενη για φωτοβολταϊκές και οπτοηλεκτρονικές εφαρμογές. Αυτή η δεύτερη «ανακάλυψή» τους, το 2009, όρισε την αρχή της αποκάλυψης των ιδανικών τους ιδιοτήτων για πλήθος εφαρμογών, όπως ανιχνευτές ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας, LEDs, lasers, ηλιακές κυψελίδες και φωτοανιχνευτές. Ως εκ τούτου, οι περοβσκίτες μετάλλου-αλογονιδίου είναι αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας για τη διερεύνηση των ιδιοτήτων τους και για τη χρήση τους σε οπτοηλεκτρονικές διατάξεις χαμηλού κόστους. Έχουν αναδειχθεί ως υλικά αναφοράς για τους «απορροφητές» των φωτοβολταϊκών που μπορούν να συντεθούν με τεχνικές επεξεργασίας διαλυμάτων και η απόδοση μετατροπής ενέργειας που επιδεικνύουν έχει ανέβει πάνω από το 20%, προσεγγίζοντας «απειλητικά» τις αντίστοιχες τιμές του πολυκρυσταλλικού πυριτίου, εντός μόλις μίας δεκαετίας. Στην παρούσα εργασία ασχολούμαστε με τη μελέτη, μέσω φασματοσκοπίας της φωταύγειας, του ανόργανου περοβσκιτικού βρωμιδίου του μολύβδου, CsPbBr3. Στα πειράματά μας, χρησιμοποιήσαμε για τις μετρήσεις μας δύο μονοκρυσταλλικά δείγματα: το ένα ήταν από το ενδογενές υλικό και το άλλο από το εμπλουτισμένο με άτομα βρωμίου (0.1-0.2%) CsPbBr3. Ο εμπλουτισμός αυτός στόχευε στη μείωση της συγκέντρωσης των ατελειών της κρυσταλλικής δομής. Πραγματοποιήθηκαν, μετρήσεις θερμοκρασιακής εξάρτησης, υπό αδρανείς συνθήκες (περιβάλλον αζώτου ή αργού), για θερμοκρασίες από 80 K έως και 440 K, και για τα δύο δείγματα, αλλά και χρονικής εξάρτησης, στο μη εμπλουτισμένο δείγμα, για συνολική έκθεση ίση με 1000 s. Ομοίως και στα δύο δείγματα, συναρτήσει της θερμοκρασίας, παρατηρήθηκε εκθετική μείωση της ολοκληρωμένης έντασης της φωτοφωταύγειας (σχεδόν κατά τέσσερεις τάξεις μεγέθους), γραμμική αύξηση της τιμής του \en{FWHM} (κατά μέσο όρο ίση με 20 nm) και μετατόπιση προς το ερυθρό για τις τρεις από τις τέσσερεις σειρές μετρήσεων που πραγματοποιήσαμε (κατά 5-9 nm). Μόνο το εμπλουτισμένο δείγμα, για πυκνότητα ισχύος της διεγείρουσας ακτινοβολίας PD=0.0025 mW/μm^2, παρουσίασε «ιώδη» μετατόπιση (κατά 5.9 nm). Συναρτήσει του χρόνου, η ένταση της φωτοφωταύγεια μειώθηκε εκθετικά και για τις δύο τιμές πυκνότητας ισχύος: για PD=0.0025 mW/μm^2, η σταθερά χρόνου υπολογίστηκε, κατά μέσο όρο, κοντά στα 362 s, ενώ για PD=0.025 mW/μm^2, κοντά στα 287 s. Το αποτέλεσμα αυτό δείχνει ότι η σταθερά χρόνου εξαρτάται σε κάποιον βαθμό από την πυκνότητα ισχύος.	el
heal.abstract	Despite the fact that the first studies concerning the structure of the ternary caesium lead halide crystalline compounds, CsPbX3 (X=Cl, Br, I), had made their appearance as long before as the 1960's, only a decade ago this family of materials emerged as promising for photovoltaic and optoelectronic applications. Their "rediscovery" in 2009 led to be contemplated how apt these compounds have been for a wide gamut of applications, such as: high-energy radiation detectors, LEDs, lasers, solar cells and photodetectors. Hence, metal-halide perovskites, ever since, have been generating enormous excitement and attracting a feverish interest for their unique abilities in large-scale and cost-effective manufacturing into optoelectronic devices. They have become renown as a benchmark material, a solution-processed photovoltaic absorber with conversion efficiencies above 20%, soaring to those achieved in polycrystalline silicon, within a time period of only ten years. In this thesis, we perform a study of photoluminescence, through spectroscopy of the fully inorganic caesium lead bromide perovskite, CsPbBr3. In our experiments, we carried out measurements upon two single-crystal samples: the intrinsic and one doped with bromide atoms CsPbBr3 at a concentration of 0.1-0.2%. This doping intended to decrease the concentration of defects in the crystal structure. Temperature-dependent steady-state and time-resolved photoluminescence spectrums were acquired in a temperature range from 80 K up to 440 K and for total illumination time of 1000 s, from both and from the undoped sample respectively, under nitrogen or argon ambient atmosphere. For both samples, an exponential thermal quenching is observed (about four orders of magnitude), a linear thermal increase of the FWHM value (an average of 20 nm) and a redshift in the three out of four series of measurements we acquired (about 5-9 nm). Only the doped sample, under the regime of 0.0025 mW/μm^2 excitation power density value blueshifted (by about 5.9 nm). Our time-resolved experiments revealed that the intensity of photoluminescence quenched exponentialy for both values of power density: for PD=0.0025 mW/μm^2, we calculated an average time constant of about 362 s, while for PD=0.025 mW/μm^2, we calculated an average time constant of about 287 s. This result reveals some degree of dependancy for the value of time constant from the value of power density.	en
heal.advisorName	Κόντος, Αθανάσιος	el
heal.advisorName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	145 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false