Les hétérostructures de Van der Waals intégrées à partir de divers matériaux en couches bidimensionnels (2D) fournissent des blocs de construction fondamentaux pour les dispositifs optoélectroniques dotés de nouvelles fonctionnalités, telles que les cellules solaires photovoltaïques, les diodes électroluminescentes (LED) et les photodétecteurs. Les pérovskites bidimensionnelles et quasi bidimensionnelles (abrégées en pérovskites 2D ci-après) présentent des propriétés uniques, telles qu’une grande énergie de liaison d’excitons, une efficacité quantique de photoluminescence élevée, de grandes forces d’oscillateur et une longue longueur de diffusion des porteurs, et sont donc des candidats émergents pour la prochaine- dispositifs optoélectroniques de génération.
À cette fin, les hétérostructures incorporant des pérovskites 2D en couches distinctes avec d’autres matériaux en couches ou non en couches peuvent introduire des propriétés optiques et optoélectroniques uniques et étendre considérablement les fonctionnalités et applications potentielles des hétérostructures.
Publier dans le Journal international de la fabrication extrêmel’équipe dirigée par des chercheurs basés à l’Université des sciences et technologies de Huazhong a résumé les réalisations récentes des hétérostructures 2D/quasi-2D à base de pérovskite pour faciliter la découverte de phénomènes inexplorés et ouvrir une nouvelle gamme d’applications optoélectroniques.
L’équipe a présenté la structure et les propriétés physiques des pérovskites 2D/quasi-2D, puis a discuté de la construction et de la caractérisation des hétérostructures à base de pérovskite 2D/quasi-2D et a également mis en évidence les propriétés optiques importantes des hétérostructures construites. En outre, les applications potentielles des hétérostructures à base de pérovskite 2D/quasi-2D dans les dispositifs photovoltaïques, les dispositifs électroluminescents, les photodétecteurs/phototransistors et les dispositifs valleytronic ont été démontrées. Les défis et les perspectives dans le domaine des hétérostructures 2D à base de pérovskites ont également été exposés.
Le chercheur principal, le professeur Dehui Li, a commenté : « La riche physique électronique et optique offerte par les pérovskites 2D les rend très prometteuses pour les applications optoélectroniques. La structure électronique des pérovskites 2D peut être efficacement modulée en modifiant la valeur du numéro de couche n, en remplaçant anions halogénures et incorporant des chaînes organiques, ce qui modifie encore leurs performances optiques, apportant à la fois des avantages et des inconvénients pour les applications optoélectroniques. »
« Cependant, la synthèse de pérovskites et d’hétérostructures quasi-2D en phase pure à grande échelle et de manière contrôlable fait toujours défaut. Dans cette revue, nous avons résumé toutes les méthodes développées pour préparer des pérovskites et des hétérostructures 2D, ce qui serait utile pour explorer de nouvelles stratégies. pour la préparation du matériel. »
La construction hétérostructure jette les bases des architectures et des applications des dispositifs optoélectroniques. Diverses techniques ont été développées pour construire des hétérostructures de pérovskite 2D, notamment le transfert à sec, la synthèse en solution et le dépôt en phase vapeur. En outre, les spectres optiques, l’identification de phase et la caractérisation de la morphologie de surface sont les méthodes courantes pour caractériser les hétérostructures construites.
Le co-premier auteur, le Dr Haizhen Wang, a déclaré : « La propriété optique est un aspect fonctionnel fascinant des hétérostructures à base de pérovskite 2D, qui non seulement héritent des propriétés physiques de base des pérovskites 2D, mais montrent également une nouvelle photophysique riche qui ne se manifeste pas dans chaque matériau constitutif. . »
Ainsi, les hétérostructures 2D à base de pérovskite fournissent une plate-forme idéale pour étudier les processus de transfert de charge/énergie, les propriétés optiques induites par la migration des ions et les effets optiques non linéaires. Néanmoins, les études sur ces aspects restent à un stade préliminaire et des investigations complémentaires sont nécessaires.
Co-premier auteur Ph.D. L’étudiant Yingying Chen a déclaré: « Les pérovskites 2D peuvent être empilées avec d’autres matériaux pour établir des hétérostructures avec différents alignements de bandes, qui peuvent être de type I ou de type II en fonction de différents constituants dans des hétérostructures conduisant à différentes applications optoélectroniques. »
Dans cette revue, les performances des dispositifs photovoltaïques, des photodétecteurs, des dispositifs électroluminescents, des phototransistors et des dispositifs valleytronic basés sur diverses hétérostructures de pérovskite 2D ont été triées et discutées.
Le professeur Dehui Li a déclaré : « Les excellentes propriétés optiques et optoélectroniques des hétérostructures à base de pérovskite 2D ont conduit à un large éventail d’applications en optique et en optoélectronique. Cependant, de nombreux problèmes sont encore rencontrés à ce stade, notamment la synthèse rationnelle en phase pure. Les pérovskites 2D et leurs hétérostructures à grande échelle de manière contrôlable, comprenant en profondeur leurs propriétés physiques fondamentales et explorant pleinement leurs nouvelles applications optoélectroniques potentielles. »
« Nous pensons que davantage d’hétérostructures à base de pérovskite 2D avec de nouvelles fonctionnalités seront construites en tirant parti de la grande flexibilité dans la composition, la structure et les propriétés des pérovskites 2D. »
Plus d’information:
Haizhen Wang et al, Hétérostructures bidimensionnelles à base de pérovskite : construction, propriétés et applications, Journal international de la fabrication extrême (2022). DOI : 10.1088/2631-7990/acab40
Fourni par International Journal of Extreme Manufacturing