en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-08-42-49
УДК: 628.9.03
Спектрально-люминесцентные характеристики нанокристаллов перовскитов CsPbI3 во фторофосфатном стекле с добавками оксида германия
Капустин Г.А., Кузнецова М.С., Колобкова Е.В. Спектральнолюминесцентные характеристики нанокристаллов перовскитов CsPbI3 во фторофосфатном стекле с добавками оксида германия // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 8. С. 42–49. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-08-42-49
Kapustin G.A., Kuznetsova Maria S., Kolobkova E.V. Spectral and luminescent characteristics of CsPbI3 perovskite nanocrystals in fluorophosphate glass with germanium oxide additives [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 8. P. 42–49. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-08-42-49
Предмет исследования. Спектрально-люминесцентные свойства квантовых точек перовскита CsPbI3, выращенных в фторофосфатном стекле системы метафосфат натрия-оксид германия-фторид алюминия. Цель работы. Установление зависимости роста кристаллов CsPbI3 в процессе термической обработки фторофосфатных стёкол и изучение влияния параметров роста (концентрация и размер) на изменения оптических свойств, таких как поглощение, люминесценция, квантовый выход фотолюминесценции. Метод. Фазовый состав нанокристаллов определён при изучении рентгенограммы, полученной на дифрактометре Rigaku Ultima IV X-ray. Спектры поглощения образцов были получены на спектрофотометре Lambda 650 (PerkinElmer). Данные о фотолюминесценции были измерены на спектрофлуориметре LS-55 (PerkinElmer). Абсолютный квантовый выход был определён с помощью системы измерения абсолютного квантового выхода PL (Hamamatsu) с блоком интегрирующей сферы. Основные результаты. Изучены спектры поглощения и фотолюминесценции стёкол с квантовыми точками перовскита CsPbI3, а также данные о квантовом выходе. Две серии стёкол отличались концентрацией йода и температурным режимом термообработки (временем и температурой). На основе полученных данных впервые была выявлена зависимость квантового выхода фотолюминесценции квантовых точек от их размера и концентрации. Практическая значимость. Полученные в работе результаты исследования свойств образцов с перовскитом CsPbI3 могут быть использованы для разработки люминесцентных материалов и источников света, таких как перовскитные светодиоды.
квантовые точки CsPbI3, люминесценция, поглощение, квантовый выход
Благодарность:экспериментальные исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 24-43-20020). МСК благодарит Санкт-Петербургский государственный университет (проект № 125022803069-4).
Коды OCIS: 300.6280, 300.1030
Список источников:1. Дегтерев А.Э., Тарасов А.С., Дегтерева М.М., Павлова М.Д., Хоршев Н.А., Михайлов И.И., Ламкин И.А., Тарасов С.А. Моделирование фотоэлектрических характеристик солнечных элементов на основе CsPbI3, CsPbBr3 и создание экспериментальных структур // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 8. С. 14–24. DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-08-14-24
Degterev A.E., Tarasov A.S., Degtereva M.M., Pavlova M.D., Khorshev N.A., Mikhailov I.I., Lamkin I.A., Tarasov S.A. Modeling of photoelectric characteristics of solar cells based on CsPbI3, CsPbBr3 and creation of experimental structures [in Russian] // Zhurnal of Optical Technology. 2024. V. 91. № 8. P. 521–526. DOI: 10.1364/JOT.91.000521
2. Семынин М.С., Романова А.В., Татаринов Д.А. Исследование фотолюминесценции неорганических нанокристаллов перовскита CsPbBr3, локализованных в линейной квадрупольной электродинамической ловушке // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 4. С. 107–113. DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-04-107-113
Semynin M.S., Romanova A.V., Tatarinov D.A. Photoluminescence study of inorganic CsPbBr3 perovskite nanocrystals localized in a linear quadrupole electrodynamic trap [in Russian] // Zhurnal of Optical Technology. 2025. V. 92. № 4. P. 276–279. DOI: 10.1364/JOT.92.000276
3. Fu Y., Zhu H., Chen J. et al. Metal halide perovskite nanostructures for optoelectronic applications and the study of physical properties // Nature Reviews Materials. 2019. V. 4. № 3. P. 169–188. DOI: 10.1038/s41578-019-0080-9
4. Lei L., Dong Q., Gundogdu K. et al. Metal halide perovskites for laser applications // Advanced Functional Materials. 2021. V. 31. № 16. P. 2010144. DOI: 10.1002/adfm.202010144
5. Tian J., Xue Q., Yao Q. et al. Inorganic halide perovskite solar cells: progress and challenges // Advanced energy materials. 2020. V. 10. № 23. P. 2000183. DOI: 10.1002/aenm.202000183
6. Ji K., Anaya M., Abfalterer A. et al. Halide perovskite light-emitting diode technologies // Advanced Optical Materials. 2021. V. 9. №. 18. P. 2002128. DOI: 10.1002/adom.202002128
7. Wang N., Wu Y. First-principles investigation into the interaction of H2O with α-CsPbI3 and the intrinsic defects within it // Materials. 2024. V. 17. № 5. P. 1091. DOI: 10.3390/ma17051091
8. Yuan S., Deng J., Xiong H. et al. In-depth understanding the temperature-dependent reversible phase transition in CsPbI3–xBrx perovskites and its associated photophysical properties // Journal of Materials Chemistry A. 2023. V. 11. № 36. P. 19685–19695. DOI: 10.1039/D3TA03447J
9. Liu F., Zhang Y., Ding C. et al. Highly luminescent phase-stable CsPbI3 perovskite quantum dots achieving near 100% absolute photoluminescence quantum yield // ACS Nano. 2017. V. 11. P. 10373–10383. DOI: 10.1021/acsnano.7b05442
10.Liu S., He M., Di X. et al. Precipitation and tunable emission of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X = Br, I) QDs in borosilicate glass // Ceramics International. 2018. V. 44. № 4. P. 4496–4499. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.12.012
11. Yuan S., Chen D., Li X. et al. In situ crystallization synthesis of CsPbBr3 perovskite quantum dotembedded glasses with improved stability for solidstate lighting and random upconverted lasing // ACS Applied Materials & Interfaces. 2018. V. 10.
№ 22. P. 18918–18926. DOI: 10.1021/acsami.8b05155
12. Xiang X., Lin H., Li R. et al. Stress-induced CsPbBr3 nanocrystallization on glass surface: Unexpected mechanoluminescence and applications // Nano Research. 2019. V. 12. P. 1049–1054. DOI: 10.1007/s12274-019-2338-3
13. Zhang Z., Shen L., Zhao Y. et al. Coexisting CsPbCl3: CsPbI3 perovskite nanocrystal glasses with high luminescence and stability // Chemical Engineering Journal. 2020. V. 385. P. 123415. DOI: 10.1016/j.cej.2019.123415
14. Chen D., Yuan S., Chen X. et al. CsPbX3 (X = Br, I) perovskite quantum dot embedded low-melting phosphosilicate glasses: controllable crystallization, thermal stability and tunable emissions // Journal of Materials Chemistry C. 2018. V. 6. № 25. P. 6832–6839. DOI: 10.1039/C8TC02407C
15. Kolobkova E., Kuznetsova M., Nikonorov N. CsPbX3 (X = Cl, Br, I) nanocrystals in fluorophosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2021. V. 563. P. 120811. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2021.120811
16. Kolobkova E., Semaan R., Kuznetsova M. et al. Hightemperature photoluminescence of CsPbBr3 perovskite nanocrystals in the fluorophosphate glasses // Journal of Luminescence. 2023. V. 255. P. 119541. DOI: 10.1016/j.jlumin.2022.119541
17. Kuznetsova M., Kolobkova E., Bataev M. et al. Synthesis and optical properties of perovskite nanocrystals in glass with cationic substitution // The Journal of Chemical Physics. 2024. V. 161. № 12. P. 124501. DOI: 10.1063/5.0227459
18. Kulebyakina E., Skorikov M., Kolobkova E. et al. Temperature-dependent photoluminescence dynamics of CsPbBr3 and CsPb(Cl,Br)3 perovskite nanocrystals in a glass matrix // Phys. Rev. B. V. 109. № 23. P. 235301. DOI: 10.48550/arXiv.2312.16685
19. Vaynberg B., Matusovsky M., Rosenbluh M. et al. High optical nonlinearity of CdSxSe1–x microcrystals in fluorine-phosphate glass // Opt. Commun. 1996. V. 132. P. 307–310. DOI: 10.1016/0030-4018(96)00373-2
20. Kharisova R., Babkina A., Zyryanova K. et al. Mixedhalide CsPb(BrxI1–x)3 perovskite nanocrystals in borogermanate glass-ceramics // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 24618–24625. DOI: 10.1016/j.ceramint.2024.04.196
21. Harkort C., Kalitukha I., Kopteva N. et al. Confined acoustic phonons in CsPbI3 nanocrystals explored by resonant Raman scattering on excitons // Nano Letters. 2025. V. 25. № 33. P. 12754–12761. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c03342
22. Wen Z., Zhai W., Liu C. et al. Controllable synthesis of CsPbI3 nanorods with tunable photoluminescence emission // RSC Advances. 2019. V. 9. № 43. P. 24928–24934. DOI: 10.1039/C9RA04600C
23. Han Y., Liang W., Lin X. et al. Lattice distortion inducing exciton splitting and coherent quantum beating in CsPbI3 perovskite quantum dots // Nature Materials. 2022. V. 21. № 11. P. 1282–1289. DOI: 10.1038/s41563-022-01349-4
24.Yang M., Mo K., Zhu X. et al. Controlling nucleation and crystallization of CsPbI3 perovskites for efficient inverted solar cells // Small. 2024. V. 20. № 28. P. 2310749. DOI: 10.1002/smll.202310749