Tytuł: Multinoncentrosymmetric Two-Dimensional Trilayered Lead Bromide Perovskites with Methylhydrazinium Cations: Lattice Dynamics, Phase Transitions, Dielectric Response, and Optical Properties

Autorzy: M. Mączka, S. Smółka, D. Stefańska, A, Gągor, J.K. Zaręba, K. Fedoruk-Piskorska, M. Ptak, D. Drozdowski, A. Sieradzki

Czasopismo: Chemistry of Materials

DOI: 10.1021/acs.chemmater.4c01174

W niniejszej publikacji grupa prof. Mączki przedstawiła wyniki badań związków należących do rodziny hybrydowych halogenków ołowiu krystalizujących w strukturach wielowarstwowych perowskitów typu Ruddlesden-Popper (RP). Związki te są obecującą grupą perowskitów o wyjątkowych właściwościach elektrycznych oraz liniowych i nieliniowych właściwościach optycznych. Cechy te sprawiają, iż mają one olbrzymi potencjał do zastosowań w przetwarzaniu i przechowywaniu energii oraz emisji i detekcji promieniowania. Badania koncentrowały się na dwóch związkach zawierających kation metylohydrazyniowy (MHy⁺), ulokowany w lukach perowskitowych, oraz kation butyloamoniowy (BA⁺) lub izobutyloamoniowy (iBA⁺) jako separatory warstw perowskitowych.

Wykazano, iż analog iBA charakteryzuje się znacznie bardziej złożonym polimorfizmem niż analog BA oraz, iż wszystkie fazy stabilne poniżej 360 K są polarne. Przeprowadzone badania wykazały, iż obydwa perowskity wykazują wydajną fotoluminescencję, zarówno liniową jak i nieliniową,  oraz iż przemiany fazowe mają istotny wpływ na właściwości strukturalne, dielektryczne i nieliniowe właściwości optyczne.

Warto dodać, iż sprzężenie elektron-fonon odgrywa niezwykle istotną rolę  w modulowaniu właściwości optoelektronicznych perowskitów halogenkowych, ponieważ ma ono decydujący wpływ na kluczowe parametry tych półprzewodników, takie jak energia wiązania ekscytonu czy transport ładunków elektrycznych. Niniejsza publikacja dowiodła, iż metody IR i Ramana  dostarczają bardzo ważnych informacji na temat dynamiki sieci, wkładu poszczególnych kationów do mechanizmów przemian fazowych, dystorsji warstw nieorganicznych, zmian w sile wiązań wodorowych i liczbie krystalograficznie niezależnych jonów, czyli informacji, które są często bardzo trudne do uzyskania przy pomocy innych metod badawczych ze względu na złożoność struktur perowskitów RP. Opublikowane wyniki są pierwszym przypadkiem pokazującym zastosowanie spektroskopii IR i Ramana do NIEZALEŻNEGO monitorowania dynamiki kationów ulokowanych w lukach lub pozycjach międzywarstwowych. Badania te pozwoliły zrozumieć mechanizmy przemian fazowych oraz przyczyny porządku polarnego i właściwości nieliniowych tych złożonych struktur.