O Instytucie

Tytuł: Emergence of a Relaxor Phase and Dimensional Tuning in Mixed 2D Hybrid Perovskites

Autorzy: G. Rimkus, S. Balčiu̅nas, A. Gągor, D. Szewczyk, K. Fedoruk-Piskorska, J. K. Zarȩba, A. Sieradzki, V. Klimavičius, J. Banys, M. Mączka, M. Šimėnas

Czasopismo: Chemistry of Materials

DOI: 10.1021/acs.chemmater.6c00851

Niniejsza publikacja prezentuje najnowsze wyniki współpracy prof. Mączki.  Duża grupa badawcza pracowała nad zrozumieniem wpływy „mieszania” kationów w lukach perowskitowych na właściwości strukturalne, optyczne i elektryczne perowskitów wielowarstwowych. Perowskity wielowarstwowe posiadające w strukturze duże kationy obsadzające pozycje między warstwami oraz małe ulokowane w lukach perowskitowych są grupą szybko rozwijających się związków do różnych zastosowań optoelektronicznych. Badania skupiały się na fazach typu Ruddlesden-Popper o wzorze ogólnym A′₂A_n‑1Pb_nX_3n+1 (n≥ 2), gdzie A oznacza mały kation obsadzający luki perowskitowe (w naszym przypadku kation metyloamoniowy (MA) lub dimetyloamoniowy (DMA)), A′ jest dużym kationem ulokowanym między warstwami (w naszym przypadku jest to kation butyloamoniowy, BA) a n oznacza liczbę warstw perowskitowych.

Przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej, pomiarów kalorymetrii skaningowej (DSC), generacji drugiej harmonicznej (SHG) i spektroskopii dielektrycznej wykazano, iż podstawienie MA jonami DMA w lukach perowskitowych BA′₂A_n‑1Pb_nBr_3n+1 prowadzi do obniżenia temperatury ferroelektrycznego przejścia fazowego. Najciekawszym wynikiem było jednak wykazanie, iż tego typu podstawienie zmienia ferroelektryczną fazę z porządkiem dalekiego zasięgu w fazę ze sfrustrowanymi dipolami elektrycznymi. Jest to faza relaksorowa, nie obserwowana wcześniej dla żadnego perowskitu hybrydowego. Innym ciekawym odkryciem było wykazanie, iż mieszanie kationów stabilizuje fazy z grubszymi warstwami perowskitowymi, aż do n=5. Ponadto praca ta pokazuje, iż domieszkowanie jonami DMA (wzrost n) prowadzi do poszerzenia (zwężenia) przerwy wzbronionej. Podsumowując, wyniki badań pokazały, iż mieszanie kationów jest narzędziem umożliwiającym kontrolę porządku polarnego, wymiarowości oraz przerwy wzbronionej w perowskitach wielowarstwowych.