Российские и зарубежные физики выяснили, что уникальные оптические свойства перовскитов, самого перспективного материала для солнечных батарей, зависят и определяются формой их кристаллов и теми условиями, в которых протекал их рост. Это свойство перовскитов можно применять для построения нанолазеров, поляризаторов, волноводов и других оптических приборов, сообщила пресс-служба МФТИ.
«Перовскиты на сегодняшний день наиболее перспективный материал для солнечной энергетики. Мы показали, что они также обладают и замечательными оптическими свойствами, что открывает новые перспективы использования перовскитов в оптоэлектронике: в частности для создания оптических логических элементов, маршрутизаторов оптического сигнала, экранов», — заявил главный научный сотрудник Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Иван Иорш, чьи слова приводит пресс-служба МФТИ.
Перовскиты представляют собой гибкие и легкие полупроводниковые материалы с достаточно необычными свойствами и структурой. Они похожи по устройству на природный минерал перовскит, хорошо поглощающий свет и превращающий его в другие формы энергии благодаря тому, как внутри него расположены «кубы» из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.
Уже сейчас эти источники питания не уступают и часто превосходят их кремниевые аналоги по эффективности поглощения солнечного света. Помимо солнечных батарей, перовскиты также могут применяться для создания нанолазеров, светодиодов и других оптических приборов, основанных на базе уникальных оптических свойств этих материалов, в том числе их способности по-разному взаимодействовать со светом в зависимости от того, как на поверхность перовскитов падают частицы света.
Основа для световой электроники
Иорш и его коллеги, в том числе физики из МФТИ, НИТУ «МИСиС», Университета ИТМО и Дальневосточного федерального университета, получили первые вещественные свидетельства того, что это уникальное свойство перовскитов, так называемая оптическая анизотропия, задается формой кристаллов этих материалов и теми условиями, в которых они формировались. Ученые пришли к такому выводу в ходе всестороннего изучения оптических свойств перовскитов на базе соединения свинца, цезия и брома.
Эти опыты неожиданно показали, что оптические свойства кристалла такого варианта перовскитов зависят от его происхождения: в зависимости от условий выращивания кристалл может проявлять или не проявлять анизотропию. Как отмечают исследователи, это объяснило противоречие предыдущих исследований их коллег, в которых анизотропия то появлялась, то пропадала.
«Форма кристаллов перовскитов определяет степень анизотропии. Если они в плоскости выросли квадратными, то они не будут проявлять анизотропных свойств, а если они стали прямоугольными, то перовскит будут анизотропным. Это удобно — просто взглянул на форму перовскита и понял, какие у него будут оптические свойства», — пояснил научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ (Долгопрудный) Георгий Ермолаев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
В дополнение к этому, ученые обнаружили, что при определенных условиях перовскиты обладают рекордно высоким уровнем оптической анизотропии для всех известных трехмерных материалов. Это позволяет использовать перовскиты для создания высокоэффективных волноводов и других устройств, позволяющих управлять движением света, что крайне важно для создания оптических аналогов электроники, подытожили исследователи.
