Síntesis y caracterización de películas delgadas de CH3NH3PbBrXI3-x depositadas por evaporación secuencial de precursores

Abstract

Actualmente se están investigando intensivamente nuevos materiales semiconductores híbridos, orgánico/inorgánico que tienen estructura tipo Perovskita, debido a que estos materiales poseen características excepcionales para ser usados en la fabricación de celdas solares, tales como óptima brecha de energía prohibida, alta capacidad de absorción de fotones y excelentes propiedades de transporte eléctrico; adicionalmente, sus elementos constituyentes son baratos y abundantes. En este trabajo se hará especial énfasis al desarrollo de una nueva ruta de preparación de películas delgadas del compuesto hibrido orgánico/inorgánico CH3NH3PbBrxI3-x (MAPbBrxI3-x) las cuales se depositaron en un proceso que incluye la deposición secuencial por evaporación de los precursores inorgánicos yoduro de plomo (PbI2) y Bromuro de plomo (PbBr2) seguido de la deposición del precursor orgánico yoduro de metilamonio (MAI) usando el método CSS (close spaced sublimation). La incorporación de Br en la estructura de las películas de MAPbI3 ha mostrado ser bastante efectiva para mejorar la inestabilidad que presenta el MAPbI3, frente a procesos de degradación de este compuesto cuando es expuesto a la humedad del ambiente y a iluminación. Además de la contribución al desarrollo de una nueva ruta de síntesis, en este proyecto se hicieron otros aportes importantes relacionados con la obtención de condiciones para crecer películas delgadas de (MAPbBrxI3-x) libre de fases secundarias y con la optimización de sus propiedades ópticas, morfológicas y estructurales; para esto se realizó un estudio del efecto de condiciones de síntesis sobre sus propiedades mediante caracterización de las muestras usando las técnicas de difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido (SEM), fotoluminescencia , Transmitancia y reflectancia espectral. (Texto tomado de la fuente)

New organic/inorganic hybrid semiconductor materials having Perovskite like structure are currently being intensively researched, because these materials possess exceptional characteristics to be used in the fabrication of solar cells, such as optimal gap of forbidden energy, high absorption capacity of photons and excellent electrical transport properties; additionally, its constituent elements are cheap and abundant. In this work, special emphasis will be placed on the development of a new route for the preparation of thin films of the organic/inorganic hybrid compound CH3NH3PbBrxI3-x (MAPbBrxI3-x) deposited in a process that includes the sequential deposition by evaporation of the inorganic precursors lead iodide ( PbI2) and lead bromide ( PbBr2) followed by the deposition of the organic precursor methylammonium iodide ( MAI) using the CSS (close spaced sublimation) method. The incorporation of Br in the structure of the films MAPbI3 has been shown to be quite effective in improving the instability that Br presents MAPbI3, against degradation processes of this compound when it is exposed to ambient humidity and light. In addition to the contribution to the development of a new synthesis route, other important contributions were made in this project related to obtaining conditions to grow thin films (MAPbBrxI3-x ) free of secondary phases and optimizing their optical, morphological and structural properties; For this, a study of the effect of synthesis conditions on its properties was carried out by characterizing the samples using X-ray diffraction techniques, scanning electron microscopy (SEM), photoluminescence , transmittance and spectral reflectance.