Filme Cs3Cu2I5 de înaltă calitate sintetizate la temperatura camerei

Dispozitivele electronice avansate necesită materiale de înaltă calitate, cum ar fi fosforii cu halogenuri metalice, care pot transforma eficient lumina în semnale măsurabile. Iodura de cupru lipsită de elemente toxice, cum ar fi iodura de cupru de cesiu (Cs₃cupru₂eu₅: CCI) este deosebit de promițătoare în acest sens. CCI este un material eficient emițător de lumină albastră care poate converti aproape toată energia absorbită în lumină detectabilă, făcându-l ideal pentru utilizarea în fotodetectoare ultraviolete profunde și scintilatoare de raze pentru detectarea radiațiilor ionizante, cum ar fi razele gamma sau razele X. Cu toate acestea, foliile subțiri CCI nu îndeplinesc standardele de calitate cerute, ceea ce împiedică îmbunătățirea performanței lor pentru aplicațiile avansate de stivuire.

Acum, un studiu publicat în Jurnalul Societății Americane de Chimie a abordat această problemă propunând o metodă inovatoare de producere a foliilor subțiri Cs de înaltă calitate₃cupru₂eu₅. Studiul a fost condus de cercetători de la Institutul de Tehnologie din Tokyo (Tokyo Tech), inclusiv profesorul Hideo Hosono ca autor corespunzător și profesorul asistent special numit Masatake Tsuji ca prim autor.

Într-o descoperire experimentală anterioară, echipa a descoperit că pulberile de iodură de cesiu (CsI) și iodură de cupru (CuI) pot reacționa chiar și la temperatura camerei pentru a forma Cs.₃cupru₂eu₅. Pe baza acestei perspective, au depus filme subțiri de CuI și CsI pe un substrat de silice prin evaporarea lor într-o cameră de vid. Cele două membrane au fost lăsate să reacţioneze la temperatura camerei pentru a forma pelicule foarte netede, transparente, cu o transmisie optică mare (T) de 92%.

Interesant este că cercetătorii au descoperit că ordinea în care au fost depuse straturile a afectat fazele cristaline formate. Ei au observat că depunerea unui strat de CsI pe CuI a dus la formarea unui strat subțire de lumină albastră de Cs.₃cupru₂eu₅, care este faza de echilibru în această condiție a raportului de grosime. În schimb, depunerea de CuI pe CsI a dus la apariția unui film subțire galben deschis de CsCu₂eu₃. Formarea acestor faze diferite este atribuită difuziei atomilor de Cs și Cu între cele două straturi. Pe baza acestor observații, cercetătorii au descoperit că formarea fiecărei faze poate fi controlată prin simpla ajustare a grosimii fiecărui film pentru a ajunge la un anumit raport dintre CsI și CuI.

Cercetătorii au susținut astfel că procesul de împrăștiere duce la formarea de structuri locale distincte care conțin defecte punctuale care se degradează prin canale non-radiative la fotoexcitare, rezultând emisii extrem de eficiente.

Propunem ca aceasta formare sa rezulte din difuzia rapida a Cu⁺ Si eu^– ioni în cristale CsI cu o configurație I^– în Cs⁺ Locația și Cu interstițial⁺ explică profesorul Hosono. Proprietățile optice ale Cs₃cupru₂eu₅ Acesta provine din structura locală unică din jurul centrului corpului de iluminat, care este asimetrică [Cu₂I₅]³⁻Un anion poliedric iodocuprat, constând dintr-un CuI covalent de margine₃ Triunghi și CuI₄ Diedrul tetraedric izolat de Cs⁺ negative.

Folosind această abordare, cercetătorii au reușit să fabrice filme subțiri modelate prin depunerea selectivă a unui strat de CsI printr-o mască de umbră. Acest lucru le-a permis să controleze depunerea de CsI și să modeleze doar regiunea dorită a substratului. Prin reglarea fină a grosimilor straturilor CuI și CsI, aceștia au reușit să fabrice cu succes o peliculă cu Cs central care emite albastru.₃cupru₂eu₅ Regiunea delimitată de CsCu emițătoare de lumină galbenă₂eu₃ regiune. În plus, ei arată că aceleași filme subțiri CuI tratate cu soluție și filme subțiri cu model CsI pot fi obținute pentru a anticipa aplicațiile viitoare.

Studiul nostru elucidează mecanismul care stă la baza formării structurilor locale rare în Cs₃cupru₂eu₅ Și asocierea sa cu fotoluminiscența în aceste materiale. Aceste descoperiri ar putea deschide în cele din urmă calea pentru dezvoltarea de dispozitive cu peliculă subțire de înaltă calitate, cu proprietăți optice ideale pentru aplicații avansate de stivuire”, conchide profesorul Hosono.