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光敏钙钛矿在光照下会发生形变

发布:opticsphotonics    |    2017-09-08 19:46    阅读:240
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钙钛矿材料在曝光时会发生尺寸变化。援引:WILE—VCH出版公司

由于光的变化而发生形变的晶体材料,可以构成新型的光活化器件的核心部分。 钙钛矿晶体由于其将太阳能转化为电能的效率而备受关注,但是沙特阿拉伯的阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的新研究表明,其潜在用途远远不只作用在太阳能电池板的光收集层。

光致伸缩特性是某些材料在受到光照影响后内部应力发生变化,进而导致材料发生形变的一种特性。有机光致伸缩材料是迄今为止对光发生形变最大的一种材料——根据一个称为光致伸缩系数的参数——但是在环境条件下有机光致伸缩材料对光的响应缓慢而且不稳定。

阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)电气工程师Jr-Hau He和他的同事们在一类新型材料——钙钛矿中寻找光致伸缩特性。他说:“钙钛矿是最热门的光学材料之一”。他目前的研究表明,钙钛矿有趣的光学特性远远要多于收集太阳能这一种。研究人员在实验中测试了一种称为MAPbBr3的钙钛矿,发现其具有很强的光致伸缩行为。

为了广泛地测试材料的光致伸缩能力,该团队开发了一种新的测试方法。他们使用拉曼光谱探测结构内部的分子振动。当沐浴在光照中时,光致变形会改变材料内部的应力,从而材料改变内部的振动模式。当材料置于机械压力下时,通过测量拉曼信号的偏移,该团队可以对该技术进行校准,因此可用于量化光致伸缩效应。

该团队的成员Tzu-Chiao Wei说:“我们证明了原位拉曼光谱的共焦显微镜是一种功能强大的特征分析工具,方便用于测量固有光致晶格形变。”他还补充道,“同样的方法也可以用于测量其他材料的光致伸缩特性。”

钙钛矿材料被证明具有1.25%的显著光致伸缩系数。研究人员表明,钙钛矿的光致伸缩特性也有部分原因是来自光伏效应——太阳能电池运行的核心现象。当钙钛矿沐浴在光照中时,自发产生正电荷和负电荷使材料极化,从而诱导材料离子中的运动。

Wei说:“钙钛矿强烈和稳定的光致伸缩特性使其可能应用在一系列器件当中。 我们将使用这种材料制造下一代光电子器件,包括无线遥控开关设备和其他光控应用。”

来源: https://phys.org/news/2017-08-photosensitive-perovskites-exposed.html

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