![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Настоящий проект будет направлен на поиск новых материалов на основе гибридных галогенометаллатов и систематическое исследование их оптоэлектронных свойств с целью выявления эффективных люминофоров, обладающих низким самопоглощением для создания детекторов ионизирующего излучения и светоизлучающих устройствах.
Over the past few years, semiconductor materials based on complex metal halides have attracted increasing attention from researchers around the world. The impetus for the development of this interest was the unprecedented progress in the creation of solar cells and optoelectronic devices based on hybrid lead-halide perovskites (APbX3, where A is an organic cation, X is a halogen), the efficiency of which has already surpassed that of most known materials (25.7% in 2022). The reason for the rapid achievement of such high results is the unique optoelectronic properties of hybrid perovskite-like haloplumbates, such as a high luminescence quantum yield, tolerance to defects, and the possibility of obtaining using simple and affordable solution methods. These advantages are also characteristic of many other hybrid halometallates that do not contain highly toxic elements like lead. Although much less attention has been paid to the study of these compounds than to haloplumbates (e.g., the number of known crystal structures of halogenoplumbates is over 1000, while the total number of structures of halocuprates and halomanganates is less than 50), few materials described in the recent years in the literature have demonstrated photoluminescence quantum yields close to 100% (for (CH3NH3)2CuBr3, (Bz(Me)3N)2MnСl4), as well as high values of X-ray luminescence light yield (e.g. light yield of hybrid (C38H34P2)MnBr4 ~80000 photons/MeV), which determines the prospects for further systematic study of this class of materials for their practical application as components of various different optoelectronic devices. In this regard, the aim of this project is to search for new materials based on hybrid halometallates to create luminophores with low self-absorption, promising for use in light-emitting devices, or for detecting ionizing radiation. The main objectives of the project are the synthesis of new organo-inorganic halometallates with a reduced dimensionality of the inorganic (anionic) framework (main attention will be paid to Cu(I), Mn(II), indium and antimony compounds), determination of their crystal structure, characterization of optoelectronic properties, determination of correlations composition-structure-property for individual families of compounds under study, identification of promising compounds for use in light-emitting devices or X-ray and gamma radiation detectors, and ultimately the creation and testing of laboratory prototypes of such devices. Thus, the implementation of this project will both contribute to the acquisition of new fundamental knowledge about the structure and properties of a new class of luminophores, and lay the foundation for the development of new generations of unique energy-efficient light-emitting and radiation-detecting import-substituting devices for practical use.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 августа 2022 г.-30 июня 2023 г. | Новые люминофоры на основе гибридных галогенометаллатов с низким самопоглощением для оптоэлектронных устройств и детектирования ионизирующего излучения |
Результаты этапа: 1) Была разработана простая масштабируемая универсальная методика синтеза поликристаллических галогенометаллатов различного состава. С помощью предложенной методики был осуществлён широкомасштабный скрининг новых фаз гибридных галогенонокупратов и галогеноманганатов, а также соответствующих неорганических фаз в качестве образцов сравнения. Основной акцент был сделан на поиске новых гибридных фаз с компактными органическими катионами, поскольку для структур на их основе можно ожидать бОльших значений плотности и эффективного атомного номера (Zэф), что будет способствовать более эффективному поглощению рентгеновского излучения и, соответственно, более эффективной сцинтилляции. 2) Для части новых гибридных соединений-люминофоров, обладающих необычными оптическими свойствами, были установлены кристаллические структуры. В частности, методом рентгено-структурного анализа монокристаллов были решены структуры галогенокупратов AcCuCl2, DMACuCl2, MACu2Br3, FA2[Cu4Br6], MACuBr2, FACuBr2, MA4[Cu2Br6], FA3CuBr4 и HTMACuBr2. Структуры фаз DMA4[Cu2Cl6] и DMA3CuCl4 были уточнены по порошковым дифрактограммам на основе изоструктурных фаз. В случае гибридных галогеноманганатов по РСА были определены структуры FA3MnBr5 и Ac2MnBr4, для фаз FAMnBr3, AcMnCl3 и AcMnBr3 была показана изоструктурность известным ранее фазам (GuaNiBr3) и уточнены параметры решётки. 3) Для всех фаз гибридных и неорганических галогенокупратов и галогеноманганатов, демонстрирующих ФЛ при комнатной температуре, были измерены спектры эмиссии, возбуждения фотолюминесценции, определены полуширины полос эмиссии (FWHM) и Стоксовы сдвиги. Для большинства соединений также были измерены квантовые выходы фотолюминесценции (PLQY). 4) Для оценки долговременной стабильности полученных материалов в условиях эксплуатации были выбраны условия, ускоряющие их (возможное) окисление, сочетающие воздействие атмосферного кислорода и повышенной температуры. Устойчивость материалов оценивалась в форме композитов – порошков, диспергированных в полимерной матрице. Полученные композитные пленки далее выдерживались при постоянной температуре 100°C. Стабильность образцов оценивалась по изменению интенсивности фотолюминесценции и изменению окраски. В случае галогеноманганатов дополнительно был проведён тест фотохимической устойчивости при длительном облучении УФ (365 нм). Результаты теста термической стабильности демонстрируют высокую устойчивость неорганических галогенокупратов(I) Cs3Cu2Cl5 и Cs3Cu2I5, а также гибридной фазы BDACuI3 к повышенным температурам. Падение интенсивности ФЛ для них находится в рамках погрешности измерения, тогда как фазы MA4[Cu2Br6] и HTMACuBr2 окисляются в течение первых суток эксперимента. В тестах термической и фотохимической стабильности бромоманганатов(II) показали высокую стабильность сигнала ФЛ во времени без существенного снижения, тогда как иодоманганатов(II) быстро деградировали, теряя способность к фотолюминесценции. 5) Сцинтилляционные свойства полученных материалов исследовались под излучением рентгеновской трубки с медным анодом. Оценка относительных световыходов материалов проводилась путём измерения спектров РЛ в одинаковой геометрии и условиях записи спектров с последующим интегрированием интенсивности спектров и её сравнением с интегральную интенсивностью стандартного сцинтилляционного материала – кристалла иттрий алюминиевого граната, легированного церием (YAG(Ce)). | ||
2 | 1 июля 2023 г.-30 июня 2024 г. | Новые люминофоры на основе гибридных галогенометаллатов с низким самопоглощением для оптоэлектронных устройств и детектирования ионизирующего излучения |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 июля 2024 г.-30 июня 2025 г. | Новые люминофоры на основе гибридных галогенометаллатов с низким самопоглощением для оптоэлектронных устройств и детектирования ионизирующего излучения |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".