Φαινόμενα ανομοιογενούς χωρικά και φωτοεπαγώμενης χρονικά φωτοφωταύγειας σε καθαρούς και νοθευμένους κρυστάλλους CsPbBr3

Αρσένης, Βασίλειος; Arsenis, Vasileios

dc.contributor.author	Αρσένης, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Arsenis, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2023-04-07T07:18:00Z
dc.date.available	2023-04-07T07:18:00Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57515
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25212
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	Ανόργανοι μεταλλικοί περοβσκίτες αλογονιδίων	el
dc.subject	Χρονική εξέλιξης της φωταύγειας	el
dc.subject	Χαρτογράφηση φωταύγειας	el
dc.subject	Μετρήσεις σε μεταβλητές θερμοκρασίες	el
dc.subject	Φωτοεπαγόμενα φαινόμενα	el
dc.subject	Inorganic metal halide perovskites	en
dc.subject	Luminescence temporal evolution	en
dc.subject	Luminescence mapping	en
dc.subject	Variable temperature photoluminescence	en
dc.subject	Photo-induced effects	en
dc.title	Φαινόμενα ανομοιογενούς χωρικά και φωτοεπαγώμενης χρονικά φωτοφωταύγειας σε καθαρούς και νοθευμένους κρυστάλλους CsPbBr3	el
dc.title	Phenomena of spatially non-uniform and photoinduced temporal photoluminescence in pure and doped CsPbBr3 crystals	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσική	el
heal.classification	Περοβσκίτες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02-24
heal.abstract	Το CsPbX3, όπου Χ αλογόνο (Χ=Cl, Br, I), είναι ανόργανος μεταλλικός περοβσκίτης. Οι περοβσκίτες αλογονιδίων επιδεικνύουν εξαιρετικές ιδιότητες, όπως ο υψηλός συντελεστής οπτικής απορρόφησης και το χαμηλό κόστος επεξεργασίας, με αποτέλεσμα να αποτελούν μια ελκυστική επιλογή για χρήση σε σύγχρονες εφαρμογές, όπως ηλιακές κυψελίδες (PSCs), δίοδοι εκπομπής φωτός (PeLEDs), ανιχνευτές ακτίνων-γ και ακτίνων-Χ. Διεξάγοντας μετρήσεις φωτοφωταύγειας, είναι δυνατή η μελέτη και ο χαρακτηρισμός των οπτικών ιδιοτήτων των περοβσκιτών. Στην παρούσα εργασία διεξήχθησαν μετρήσεις φωτοφωταύγειας στάσιμης κατάστασης steady-state (SSPL) σε τρία διαφορετικά μονοκρυσταλλικά δείγματα CsPbBr3. Το ένα δείγμα CsPbBr3 δεν είχε υποστεί κάποια νόθευση, ενώ τα υπόλοιπα δύο εμπλουτίστηκαν με PbO και Br αντίστοιχα. Η διέγερση των δειγμάτων πραγματοποιήθηκε σε αδρανές περιβάλλον αέριου αργού με τη χρήση ενός διοδικού laser στερεάς κατάστασης που εκπέμπει στα 450 nm. Η φωταύγεια παρατηρείται σε μια φασματική περιοχή 520-535nm. Αρχικά πραγματοποιήσαμε χαρτογραφήσεις φωτοφωταύγειας μεγάλης έκτασης, σε διαστάσεις 100x50 μm2 σαρώνοντας με βήμα 1 μm, στους -195οC και στα τρία δείγματα. Με βάση αυτές τις μετρήσεις μελετήσαμε τη χωρική κατανομή που παρουσιάζει η φωταύγεια ως προς τη θέση (μήκος κύματος) και την ένταση του μεγίστου στα φάσματα. Περαιτέρω, πραγματοποιήσαμε μετρήσεις της φωτοφωταύγειας συναρτήσει του χρόνου, ο οποίος κυμαίνεται στο εύρος των 250-800 sec, για θερμοκρασίες από -195οC έως 125οC με βήμα 20oC. Μέσω αυτών των μετρήσεων καταφέραμε να μελετήσουμε τη χρονική εξέλιξη της έντασης της φωτοφωταύγειας για διάφορες τιμές της θερμοκρασίας. Τέλος πραγματοποιήσαμε χαρτογραφήσεις της φωτοφωταύγειας σε περιοχή μικρής έκτασης, διαστάσεων 30x30 μm2 με βήμα 2 μm, ακτινοβολώντας για διάφορους χρόνους στο κέντρο αυτής της περιοχής. Σκοπός αυτών των μετρήσεων ήταν η μελέτη της χρονικής εξέλιξης της χωρικής συμπεριφοράς της φωτοφωταύγειας σε διάφορες θερμοκρασίες. Ακόμα, έγινε σύγκριση των χαρτογραφήσεων με εκείνες των αντίστοιχων χρονοεξαρτόμενων φασμάτων της έντασης της φωταύγειας, που προέκυψαν από παλαιότερες μετρήσεις. Αφού επεξεργαστήκαμε όλες αυτές τις μετρήσεις, διαπιστώσαμε ότι παρατηρείται χωρικά ανομοιόμορφη συμπεριφορά της φωτοφωταύγειας ως προς τη θέση αλλά και την ένταση. Επίσης παρατηρήσαμε ότι η ένταση της φωταύγειας συνήθως μειώνεται με τον χρόνο, παρότι σε μερικές θερμοκρασίες εμφανίζεται ιδιαιτέρως ενδιαφέρουσα αύξηση, αντί για μείωση. Προσαρμόζοντας τις καμπύλες μεταβολής της φωταύγειας με το χρόνο μέσω διπλής εκθετικής συνάρτησης μπορέσαμε να εξαγάγουμε τους χρόνους μείωσης/αύξησης της έντασης της φωταύγειας στις διάφορες θερμοκρασίες. Τέλος, μέσω των πειραμάτων φασματικής χαρτογράφησης μιας περιοχής με ακτινοβόληση στο κέντρο, παρατηρήσαμε δυναμικά φωτοεπαγόμενα φαινόμενα αλλαγής της συμπεριφοράς της φωταύγειας μακριά από το σημείο - κέντρο που ακτινοβολούσαμε συστηματικά. Συμπερασματικά, παρατηρήσαμε ότι η συμπεριφορά της χρονοεξαρτόμενης μεταβολής της φωταύγειας διαδίδεται σε μεγάλο βαθμό και χωρικά, ενώ υπήρχαν και μεμονωμένα σημεία που εμφάνιζαν διαφορετική ή/και αντίθετη συμπεριφορά.	el
heal.abstract	CsPbX3, where Χ is a halogen (Cl, Br or I), is an inorganic lead halide perovskite. Halide perovskites exhibit exceptional properties, such as a high optical absorption coefficient and a low production cost, thus they consist an appealing choice for various technological applications, including solar panels (PSCs), light emitting diodes (PeLEDs), x-ray and gamma-ray detectors. Photoluminescence spectroscopy is a high valued technique in the study and characterization of perovskite halides optical properties. In the present study, steady-state photoluminescence (SSPL) measurements were conducted on three monocrystalline CsPbBr3 samples. One of the samples was undoped and the other two were doped with PbO and Br respectively. The samples were excited in an inert environment of argon gas, using a steady-state diode laser emitting at 450 nm. Photoluminescence is observed at the spectral range of 520-535 nm. Primarily, we conducted large-scale photoluminescence mappings covering a total 100 x 50 μm2 area with 1 μm step, at a temperature of -195 οC, for all three samples. Thereby, we studied the spatial distribution of luminescence in relation to wavelength position and peak intensity. Furthermore, we conducted time-dependent photoluminescence measurements, in the course of up to 250-800 sec, in a temperature range of -195 οC to 125 οC, proceeding with 20 oC at a time. After processing these measurements, we studied the temporal evolution of the photoluminescence intensity for various temperatures. Finally, we performed photoluminescence mappings on a surface of 30x30 μm2, with a 2 μm step, radiating the area’s center for various time durations. Via these measurements we managed to study the temporal evolution of photoluminescence spatial behavior for a set of temperatures. Moreover, we compared these mappings to those obtained from previous measurements. Following the analysis of measurements, we concluded that photoluminescence exhibits a non-uniform spatial behavior in relation to peak position and intensity. Additionally, we observed reduction of the luminescence intensity as a function of time, albeit an increase was occasionally recorded at low temperatures. By properly adjusting the photoluminescence decay curves via a double exponential function, we ascertained the intensity increase/decrease time constants at various temperatures. Finally, via photoluminescence mappings, we observed dynamic photo-induced phenomena, with the photoluminescence behavior varying in the area surrounding the radiated center. In conclusion, we observed that the photoluminescence time-dependent variation also spreads spatially to a great extent, with certain points presenting a different and/or opposite behavior.	en
heal.advisorName	Κόντος, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Ράπτης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλάς, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false