Исследование особенностей функционирования перовскитных фотодетекторов в рентгеновском диапазоне
Введение
Детекторы рентгеновского излучения применяются во многих областях повседневной жизни, например используются во множестве медицинских диагностических и терапевтических приборах, для проверки безопасности багажа и в различном научном оборудовании. Поэтому поиск актуальных материалов, превосходящих используемые на данный момент по характеристикам, а также более дешевых при производстве является важной задачей для современной науки. Одними из таких актуальных материалов являются перовскиты, поскольку обладают рядом уникальных свойств и дешевой технологией производства. Однако перовскитные фотодетекторы еще не изучены полностью, поэтому моделирование поведения ячеек на основе перовскитных материалов является актуальной практической задачей.
Целью данной курсовой работы является исследование особенностей функционирования перовскитных фотодетекторов в рентгеновском диапазоне.
Для достижения данной цели требуется решить следующие задачи:
Содержание
Введение3
1 Перовскиты4
1.1 Структура и состав4
1.2 Особые свойства и области применения5
1.2.1. Оптические свойства6
1.2.2. Сегнетоэлектрические свойства6
1.2.3. Сверхпроводимость6
1.2.4. Пьезоэлектрические свойства7
1.2.5. Мультиферроики7
1.2.6. Колоссальное магнетосопротивление8
1.2.7 Каталитическая активность8
1.2.8 Изменение свойств путем замещения ионов8
2 Фотодетекторы10
2.1. Общие сведения10
2.2 Основные параметры фотодетекторов10
2.3. Типы фотодетекторов12
2.3.1. Фотодиоды12
2.3.2. Фоторезисторы15
2.4. Актуальные перовскитные материалы для фотодетекторов рентгеновского излучения17
Заключение19
Литература20
Литература
1 Chen, Y., Zhou, N., & Zhou, H. (2018). Organic Inorganic Hybrid Perovskite Materials and Devices. Encyclopedia of Modern Optics, 282–291.
2 Green, M. A., Ho-Baillie, A., & Snaith, H. J. (2014). The emergence of perovskite solar cells. Nature Photonics, 8(7), 506–514.
3 Correa-Baena, J.-P., Abate, A., Saliba, M., Tress, W., Jesper Jacobsson, T., Grätzel, M., & Hagfeldt, A. (2017). The rapid evolution of highly efficient perovskite solar cells. Energy & Environmental Science, 10(3), 710–727.
4 Roldán-Carmona, C., Gratia, P., Zimmermann, I., Grancini, G., Gao, P., Graetzel, M., & Nazeeruddin, M. K. (2015). High efficiency methylammonium lead triiodide perovskite solar cells: the relevance of non-stoichiometric precursors. Energy & Environmental Science, 8(12), 3550–3556.
5 TJ Jacobsson, JP Correa-Baena, M Pazoki, M Saliba, K Schenk. (2016) Exploration of the compositional space for mixed lead halogen perovskites for high efficiency solar cells. Energy & Environmental Science 9 (5), 1706-1724
6 Abdul Rahman Assirey, E. (2019). Perovskite synthesis, Properties and their related biochemical and industrial application. Saudi Pharmaceutical Journal.
7 Dhahri, K., Bejar, M., Dhahri, E., Soares, M. J., Graça, M. F. P., Sousa, M. A., & Valente, M. A. (2014). Blue-green photoluminescence in BaZrO 3−δ powders. Chemical Physics Letters, 610-611, 341–344.
8 Sun, D., Li, D., Zhu, Z., Xiao, J., Tao, Z., & Liu, W. (2012). Photoluminescence properties of europium and titanium co-doped BaZrO3 phosphors powders synthesized by the solid-state reaction method. Optical Materials, 34(11), 1890–1896.
9 Liu, H., Cao, B., & O’Connor, C. (2011). Intrinsic magnetism in BaTiO3 with magnetic transition element dopants (Co, Cr, Fe) synthesized by sol-precipitation method. Journal of Applied Physics, 109(7), 07B516.
10 Aksel, E., Forrester, J. S., Jones, J. L., Thomas, P. A., Page, K., & Suchomel, M. R. (2011). Monoclinic crystal structure of polycrystalline Na0.5Bi0.5TiO3. Applied Physics Letters, 98(15), 152901.
11 Мультиферроики - инновационные материалы в технике и медицине / Д. Ю. Сысоева, Е. Ю. Фролова, Л. П. Лазурина, Н. М. Игнатенко // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях : Сборник научных трудов 6-ой Международной научно-практической конференции, Курск, 02–03 июня 2016 года / Горохов А.А. (отв. ред.). – Курск: Закрытое акционерное общество "Университетская книга", 2016. – С. 285-289.
12 Paudel, T. R., Jaswal, S. S., & Tsymbal, E. Y. (2012). Intrinsic defects in multiferroic BiFeO3 and their effect on magnetism. Physical Review B, 85(10).
13 Zverev, V. I., Tishin, A. M., Chernyshov, A. S., Mudryk, Y., Gschneidner Jr, K. A., & Pecharsky, V. K. (2014). Magnetic and magnetothermal properties and the magnetic phase diagram of high purity single crystalline terbium along the easy magnetization direction. Journal of Physics: Condensed Matter, 26(6), 066001.
14 Garg, K. B., Nordblad, P., Heinonen, M., Panwar, N., Sen, V., Bondino, F., … Agarwal, S. K. (2009). Study of Sb substitution for Pr in the Pr0.67Ba0.33MnO3 system. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 321(4), 305–311.
15 Nishihata, Y., Mizuki, J., Tanaka, H., Uenishi, M., & Kimura, M. (2005). Self-regeneration of palladium-perovskite catalysts in modern automobiles. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66(2-4), 274–282.
16 Mourachkine, Andrei, 2004. Room-Temperature Superconductivity. Cambridge International Science Publishing, Cambridge, UK, p. 307.
17 Wang, H., & Kim, D. H. (2017). Perovskite-based photodetectors: materials and devices. Chemical Society Reviews, 46(17), 5204–5236.
18 Dong, R., Fang, Y., Chae, J., Dai, J., Xiao, Z., Dong, Q., … Huang, J. (2015). High-Gain and Low-Driving-Voltage Photodetectors Based on Organolead Triiodide Perovskites. Advanced Materials, 27(11), 1912–1918.
Они также выступать в качестве различных катализаторов. Некоторые типы перовскитов (содержащие Cu, Co, Mn или Fe) проявляли каталитическую активность в отношении прямого распада NO при высокой температуре из-за возникновения дефицита кислорода и удаления поверхностного кислорода в форме продукта реакции. [15]
1.2.8 Изменение свойств путем замещения ионов
Одним из наибольших преимуществ перовскитов на основе галогенидов металлов является возможность настраивать их оптоэлектронные свойства путем замещения ионов. Например, йод в MAPbI3 можно заменить как хлором, так и бромом и по мере уменьшения ионного размера галогенида ширина запрещенной зоны увеличивается, и для монокристаллов составляет 2,97, 2,24 и 1,53 эВ для перовскитов MAPbCl3, MAPbBr3 и MAPbI3 соответственно. [3]
centertop00Рисунок 3. Универсальность гибридных перовскитных материалов и возможность настройки их поглощения. [3]