Synthesis, structure and optical properties of semiconductor perovskite nanoparticles CsBX3 (B = Pb, Mn; X = Br, Cl)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Currently, ABX3 nanoparticles (NPs) based on lead halides attract the attention due to their unique optical properties and a wide range of applications. The preparation of NPs with lead as a partial or complete replacement is particularly interesting because of the toxicity of this chemical element and most of its compounds. In this study, we propose a modified method for perovskite NPs synthesis using manganese as a partial replacement for lead. The results obtained describe the structures, shapes and dimensions of the synthesized nanoparticles. It has been shown that partial replacement of lead with manganese leads to the appearance of new photoluminescence bands in the region of 600 nm.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. A. Gushchina

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University); Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: ya.l2er0us0ya2012@ya.ru
Russian Federation, Dolgoprudny, 141701; Moscow, 119991

A. G. Son

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University); Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sonsacha@gmail.com
Russian Federation, Dolgoprudny, 141701; Moscow, 119991

A. A. Egorova

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: sonsacha@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119991

A. A. Arkhipenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: sonsacha@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119991

M. A. Teplonogova

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: sonsacha@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119991

N. N. Efimov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: sonsacha@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119991

S. A. Kozyukhin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: sonsacha@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Cheng L., Chi J., Su M. et al. // J. Mater. Chem. C. 2023. № 11. P. 7970. https://doi.org/10.1039/D2TC04967H
  2. Terenziani F., Katan C., Badaeva E. et al. // Adv. Mater. 2008. V. 20. № 24. P. 4641. https://doi.org/10.1002/adma.200800402
  3. Kaur P., Singh K. // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. № 37. P. 11361. https://doi.org/10.1039/C9TC03719E
  4. Zhang J., Campbell R.E., Ting A.Y. et al. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2002. V. 3. P. 906. https://doi.org/10.1038/nrm976
  5. Tsien R.Y. // Annu. Rev. Biochem. 1998. V. 67. P. 509. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.67.1.509
  6. Nagai T., Ibata K., Park E.S. et al. // Nat. Biotechnol. 2002. V. 20. P. 87. https://doi.org/10.1038/nbt0102-87
  7. Xue L., Yu Q., Griss R. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2017. V. 56. № 25. P. 7112. https://doi.org/10.1002/anie.201702403
  8. Arts R., Ludwig S.K.J., Gerven B.C.B. van et al. // ACS Sensor. 2017. V. 2. № 11. P. 1730. https://doi.org/10.1021/acssensors.7b00695
  9. de Aberasturi D.J., Serrano-Montes A.B., Liz-Marzan L.M. // Adv. Opt. Mater. 2015. V. 3. № 5. P. 602. https://doi.org/10.1002/adom.201500053
  10. Pan Y., Zhang Y., Kang W. et al. // Mater. Adv. 2022. V. 3. P. 4053. https://doi.org/10.1039/D2MA00100D
  11. He Y., Petryk M., Liu Z. et al. // Nat. Photonics. 2021. V. 15. P. 36. https://doi.org/10.1038/s41566-020-00727-1
  12. Fateev S.A., Khrustalev V.N., Simonova A.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 997. https://doi.org/10.1134/S0036023622070087
  13. Muratova E.N., Moshnikov V.A., Aleshin A.N. et al. // Glass Phys Chem. 2023. V. 49. P. 672. https://doi.org/10.1134/S1087659623600357
  14. Fateev S.A., Stepanov N.M., Petrov A.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. P. 992. https://doi.org/10.1134/S0036023622070075
  15. The National Renewable Energy Laboratory (NREL) Best Research-Cell Efficiency Chart URL: https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies-rev220630.pdf
  16. Reb L.K., Bohmer M., Predeschly B. et al. // Sol. RRL. 2022. V. 6. № 11. P. 2200537. https://doi.org/10.1002/solr.202200537
  17. Kolobkova E.V., Makurin A.V., Dadykin A.Y. et al. // Glass Phys Chem. 2022. V. 48. P. 403. https://doi.org/10.1134/S1087659622800070
  18. Mastryukov M.V., Son A.G., Tekshina E.V. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 10. P. 1492. https://doi.org/10.31857/S0044457X22100336
  19. Bartesaghi D., Ray A., Jiang J. et al. // APL Mater. 2018. V. 6. P. 121106. https://doi.org/10.1063/1.5060953
  20. Pandey N., Kumar A., Chakrabarti S. // RSC Advances. 2019. V. 9. № 51. P. 29556. https://doi.org/10.1039/c9ra05685h
  21. Travis W., Glover E. N. K., Bronstein H. // Chem. Sci. 2016. V. 7. № 7. P. 4548. https://doi.org/10.1039/C5SC04845A
  22. Parobek D., Dong Y., Qiao T. et al. // ACS Chem. Mater. 2018. V. 30. № 9. P. 2939. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b00310
  23. Kanoun M.B., Goumri-Said S. // Mater. Energy. 2021. V. 21. P. 100796. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100796
  24. Meinardi F., Akkerman Q. A., Bruni F. et al. // ACS Energy Lett. 2017. V. 2. P. 2368. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.7b00701
  25. Li M., Zhang X., Du Y. et al. // J. Lumin. 2017. V. 190. P. 397. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.05.080
  26. Pandey N., Chakrabarti S. // IEEE J. Photovoltaics. 2020. V. 10. № 5. P. 1359. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2020.3005210
  27. Kim. S.H., Park K.-D., Lee H.S. // MDPI. 2021. V. 14. № 2. P. 275. https://doi.org/10.3390/en14020275
  28. De A., Mondal N., Samanta A. // Nanoscale. 2017. V. 7. P. 16722. https://doi.org/10.1039/C7NR06745C
  29. Chen S. // Journal of Material Science: Materials in Electronics. 2019. V. 30. P. 19536. https://doi.org/10.1007/s10854-019-02319-4
  30. Pradeep K.P., Ranjani V. // APL Mater. 2020. V. 8. P. 020901. https://doi.org/10.1063/1.5140888
  31. Hills-Kimball K., Perez M.J., Nagaoka Y. et al. // ACS Chem. Mater. 2020. V. 32. № 6. P. 2489. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b05082
  32. Goldschmidt V.M., Die Gesetze der Krystallochemie // Naturwissenschaften. 1926. V. 14. № 21. P. 477. https://doi.org/10.1007/BF01507527
  33. Park J.-S., Lee H.-S., Lai J.R. et al. // J. ACS. 2003. V. 125. № 28. P. 8539. https://doi.org/10/1021/ja034180z

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Рис.1. ② : 1 – cspbbr3; 2 – cspbcl3–zbrz; 3 – cspbcl3; 4 – cspb1–ymnycl3–Zbrz; 5 – Cspb1–ymnycl3.

Download (220KB)
Indexing metadata
3. Рис. 2. Микрофотографии наночастиц различных составов: CsPbBr3 (а); CsPbCl3–zbr you (б); CsPbCl3 (в); CsPb1–yMnyCl3–zbr you (г); CsPb1–yMnyCl3 (д).

Download (681KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. ② : 1 – cspbbr3; 2 – cspbcl3–zbrz; 3 – cspbcl3; 4 – cspb1–ymnycl3–zbrz; 5 – Cspb1–Ymnycl3.

Download (119KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. 6-cspbbr3; 2 – cspbcl3 – zbrz; 3–cspbcl3; 4 – cspb1 – ymnycl3–zbrz; 5–cspb1 – ymnycl3.

Download (116KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Photoluminescence spectra of nanoparticles: 1 – CsPbBr3 (λvozb = 365 nm); 2 – CsPbCl3–zBrz (λvozb = = 365 nm); 3 – CsPbCl3 (λvozb = 365 nm); 4 – CsPb1–yMnyCl3–zBrz (λvozb = 227 nm); 5 – CsPb1–yMnyCl3 (λvb = 241 nm).

Download (214KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. EPR spectra for CsPb1–yMnyCl3 nanoparticles (X-band, 294 K).

Download (101KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».