圣彼得堡国立大学的物理学家研究了一种有前途的钙钛矿半导体的发光

圣彼得堡国立大学的科学家们已经确定了半导体(卤化物钙钛矿 MAPbCl3)受到电子束照射时产生的辉光的性质。科学家的一个意外发现是，当样品受到电子照射时，发光颜色可能会改变。

事实证明，发光的颜色可以在强度不降低的情况下发生变化，这表明卤化物钙钛矿缺陷的结构已重组为稳定的形式。这种调谐可用于微调卤化物钙钛矿成品，例如 LED。

该钙钛矿是在圣彼得堡国立大学晶体光子学实验室合成的，该实验室是在俄罗斯科学和高等教育部巨额资助计划的框架内创建的。该研究结果发表在《物理化学快报》杂志上。

LED 灯泡中常见的白光可以通过将黄橙色磷光体应用到发射紫外光或蓝光的微型半导体晶体上来获得。因此，任何 LED 灯的“心脏”都有一个半导体。

通常，此类半导体的制造过程非常昂贵，需要纯净的原材料和高温制造。大约十年前，世界各地开始研究新型半导体——卤化物钙钛矿。因此，钙钛矿晶体的生产比“经典”类似物便宜得多，因为它们是从溶液中生长的。

其中一种卤化物钙钛矿是 MAPbCl3，它是氯、铅和小有机阳离子甲基铵的杂化化合物。这种钙钛矿晶体是透明的，如果给它们能量，它们就会在蓝色和近紫外范围内发光。

为了研究宽带隙半导体，需要在配备光学光谱仪的电子显微镜中用电子束照射所研究的晶体。入射电子的能量转化为晶体的激发，晶体开始发光，即发生发光。

半导体在室温下发光，但将晶体冷却到低温有助于了解晶体中发生的过程及其发光过程的机制。圣彼得堡国立大学晶体光子学实验室的科学家合成了MAPbCl3晶体，并研究了其在液氮温度(-196℃)下的阴极发光。

其中一个光谱带是晶体表面上的外来杂质发出的光。其余的属于钙钛矿本身。科学家发现，其中一个带是激子(存在于半导体中的“人造原子”)的辉光，第二个带与晶体缺陷有关。正如科学家指出的那样，通常，有缺陷的半导体不会发光，必须付出巨大的努力才能获得足够纯度和质量的发光晶体。然而，卤化物钙钛矿本身的缺陷能够发出明亮的蓝光。

该研究是在俄罗斯科学和高等教育部巨额拨款框架内创建的圣彼得堡国立大学晶体光子学实验室进行的，使用了圣彼得堡国立大学纳米技术资源的设备圣彼得堡国立大学科技园中心。