Perovskit Kuantum Noktaların Sentezi ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, Per-KN’lar (Perovskit Kuantum Nokta) LARP (ligand destekli yeniden çöktürme) yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Bu yöntem ile perovskit kuantum noktaların sentezi; uygun miktarda PbX2 ve Cs2CO3’ın oleilamin, oktadesen ve oleik asit içinde bir süre karıştırıcı yardımıyla karıştırılarak dağıtılması daha sonra oda sıcaklığında ultrasonik çubuk yardımıyla 30 dk boyunca kuvvetli bir şekilde karıştırılmasıyla yapılmıştır. Per-KN’ lar 6500 rpm de 10 dakika boyunca santrifüjlenerek çözücüsünden ayrılmıştır. Per-KN’ ların optik analizleri UV–Vis ve fotolüminesans spektrometresi ile yapılmıştır. Per-KN’ ların yapısal karakterizasyonu için XRD tekniği kullanılmıştır. Sentezlenen Per-KN’ların optik bant aralığı enerjisi, halojenür bileşimi ayarlanarak neredeyse tüm görünür aralıkta (yaklaşık 400–700 nm) ayarlanabilmektedir. Per-KN’ların XRD desenlerinde kübik fazı doğrulayan standart veri dosyalarıyla tutarlı spesifik bölgelerde belirgin pikler görülmüştür. Sentezlenmiş olan Perovskit KN yapılarının kuantum verimleri CsPbCl3, CsPbBr3, CsPbI3 için sırasıyla %47,11; %53,48 ve %75,42 olarak hesaplanmıştır. Halojen içeriği değiştirildiğinde gözlenen renk değişiklikleri, floresan spektroskopisi ile ölçülmüş ve Per-KN’ ların PL spektrumlarının 14,2-22,7 nm bant genişlikleri ile tüm görünür spektral bölge üzerinde bant kenarı eksiton rekombinasyonuna atfedilebilecek olan ayarlanabilir emisyon bandı sergilediği görülmüştür.

In recent times, organic-inorganic lead halide perovskite quantum dots (MAPbX3 (X=Cl, Br, I) have emerged as a novel member to the nanocrystal family. Organometal halide perovskite quantum dots are employed across various fields,including light-emitting diodes, solar cells, photodetectors, and laser technology, due to their exceptional optical properties such as high photoluminescence quantum yields, tunable emission spectra and intense colour. Moreover, perovskite quantum dots (Per-QD) demonstrate a high quantum yield of photoluminescence (60%-90%), a broad spectrum of wavelengths (400-800 nm) and extremely narrow band emission (<30 nm). Thus, they possess great potential as candidates for semiconductor technology. Physically, Per-QDs generate significant interest owing to their large exciton binding energy, surface passivation, and enhanced nonlinear properties. Per-QDs were synthesized through utilization of the LARP (ligand-assisted reprecipitation) technique in this research. Perovskite quantum dots were synthesized by dispersing specific quantities of PbX2 and Cs2CO3 in oleylamine, octadecene and oleic acid. The mixture was stirred initially with a stirrer and then vigorously at room temperature for 30 minutes with assistance from an ultrasonic rod. Per-QDs were centrifuged at 6500 rpm for ten minutes to remove the solvent. UV-Vis and photoluminescence spectrometry techniques were used for the optical analysis of Per-QDs. X-ray diffraction (XRD) was utilized to investigate the structure of Per-QDs. The optical band gap energy of the synthesised Per-KNs can be tuned over almost the entire visible range (about 400-700 nm) by adjusting the halide composition. The XRD patterns of Per-KNs showed prominent peaks in specific regions consistent with standard data files confirming the cubic phase. The quantum yields of the synthesised Perovskite KN structures were calculated as 47.11%, 53.48% and 75.42% for CsPbCl3, CsPbBr3, CsPbI3, respectively. The colour changes observed when the halogen content was changed were measured by fluorescence spectroscopy and it was found that the PL spectra of Per-KNs exhibited tunable emission band over the entire visible spectral region with bandwidths of 14.2-22.7 nm, which can be attributed to band-edge exciton recombination.