Room-temperature epitaxy of α-CH3NH3PbI3 halide perovskite by pulsed laser deposition

Primer Autor
Solomon, Junia S.
Título
Room-temperature epitaxy of α-CH3NH3PbI3 halide perovskite by pulsed laser deposition
Editorial
SPRINGERNATURE
Revista
NATURE SYNTHESIS
Lenguaje
en
Resumen
Epitaxial growth on lattice-(mis)matched substrates has advanced the understanding of semiconductors and enabled high-end technologies such as III-V-based light-emitting diodes. However, for metal halide perovskites, there is a knowledge gap in thin film heteroepitaxial growth, hindering progress towards new applications. Here we demonstrate the epitaxial growth of cubic (alpha)-CH3NH3PbI3 films on lattice-matched KCl substrates by pulsed laser deposition at room temperature. Epitaxial stabilization of alpha-CH3NH3PbI3 is confirmed via reciprocal space mapping, X-ray diffraction pole figures, electron backscatter diffraction and photoluminescence. A bandgap of 1.66 eV stable for over 300 days and Urbach energies of 12.3 meV for 15-nm-thick films are demonstrated. The impact of strain on alpha-phase stabilization is corroborated by first-principles density functional theory calculations, which also predict substantial bandgap tunability. This work demonstrates the potential of pulsed laser deposition for vapour-phase heteroepitaxial growth of metal halide perovskites, inspiring studies to unlock novel functionalities.El crecimiento epitaxial sobre sustratos con red cristalina (o desajuste) ha impulsado la comprensión de los semiconductores y ha posibilitado tecnologías de vanguardia como los diodos emisores de luz basados ​​en compuestos III-V. Sin embargo, en el caso de las perovskitas de haluro metálico, existe una laguna de conocimiento en el crecimiento heteroepitaxial de películas delgadas, lo que dificulta el avance hacia nuevas aplicaciones. En este trabajo, demostramos el crecimiento epitaxial de películas cúbicas de (alfa)-CH3NH3PbI3 sobre sustratos de KCl con red cristalina coincidente mediante deposición láser pulsada a temperatura ambiente. La estabilización epitaxial de alfa-CH3NH3PbI3 se confirma mediante mapeo del espacio recíproco, figuras de polos de difracción de rayos X, difracción de electrones retrodispersados ​​y fotoluminiscencia. Se demuestra una banda prohibida de 1,66 eV estable durante más de 300 días y energías de Urbach de 12,3 meV para películas de 15 nm de espesor. El impacto de la deformación en la estabilización de la fase alfa se corrobora mediante cálculos de teoría de la densidad funcional de primeros principios, que también predicen una sintonización sustancial de la banda prohibida. Este trabajo demuestra el potencial de la deposición por láser pulsado para el crecimiento heteroepitaxial en fase gaseosa de perovskitas de haluro metálico, inspirando estudios para descubrir nuevas funcionalidades.
Tipo de Recurso
artículo original
doi
10.1038/s44160-024-00717-z
Formato Recurso
pdf
Palabras Claves
HIGH-PERFORMANCE
STRAIN
GROWTH
FILMS
STABILIZATION
Ubicación del archivo
http://dx.doi.org/10.1038/s44160-024-00717-z
Materias
HIGH-PERFORMANCE
STRAIN
GROWTH
FILMS
STABILIZATION
Disciplinas de la OCDE
Física de la Materia Condensada
Físico-Química
Ingeniería de los Materiales
Versión del recurso (Recomendado-único)
versión publicada
Tipo de ruta
hibrida
verde
Access Rights
metadato
Derechos de acceso
metadato
Id de Web of Science
WOS:001397112400001
Título de la cita (Recomendado-único)
Room-temperature epitaxy of α-CH3NH3PbI3 halide perovskite by pulsed laser deposition
Identificador del recurso (Mandatado-único)
artículo original
Editorial
SPRINGERNATURE
Revista/Libro
NATURE SYNTHESIS
Categoría WOS
Chemistry, Multidisciplinary
Idioma
en
Entidad financiadora
EC | EU Framework Programme for Research and Innovation H2020 | H2020 Priority Excellent Science | H2020 European Research Council (H2020 Excellent Science - European Research Council)(European Research Council (ERC))#European Research Council (ERC) under the European Union(European Research Council (ERC))#Dutch Research Council (NWO), Gatan (EDAX), Amsterdam Scientific Instruments (ASI)#CL Solutions#ANID FONDECYT Regular grant#Ministry of Education of Chile#Czech Science Foundation(Grant Agency of the Czech Republic)#MEYS#Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)(UK Research & Innovation (UKRI)Engineering & Physical Sciences Research Council (EPSRC))#EPSRC Industrial CASE studentship(UK Research & Innovation (UKRI)Engineering & Physical Sciences Research Council (EPSRC))
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)
EC | EU Framework Programme for Research and Innovation H2020 | H2020 Priority Excellent Science | H2020 European Research Council (H2020 Excellent Science - European Research Council) [852722]
European Research Council (ERC) under the European Union
Dutch Research Council (NWO), Gatan (EDAX), Amsterdam Scientific Instruments (ASI) [19459]
CL Solutions [1220986, FRO2395]
ANID FONDECYT Regular grant [CCSS210001]
Ministry of Education of Chile [23-06598S]
Czech Science Foundation [LM2023051]
MEYS
Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC)
EPSRC Industrial CASE studentship
Formato
pdf
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