Физики СПбГУ первыми в мире измерили один из ключевых показателей нового полупроводника
Ученые Санкт‑Петербургского государственного университета впервые в мире измерили дисперсию показателя преломления перовскита MAPbI3 — перспективного полупроводника для применения в диодах и лазерах — при температуре, близкой к абсолютному нулю. Исследование выполнено на базе лаборатории кристаллофотоники СПбГУ, созданной в рамках программы мегагрантов Министерства науки и высшего образования РФ.
Перовскиты — это материалы с химической формулой ABX3. Их способность взаимодействовать со светом определяется составом, то есть тем, атомы каких элементов используются в качестве A, B и X. Кристаллы перовскитов, содержащих в качестве X атомы галогенов, например йода, брома или хлора, называются галогенидными. В настоящее время активно развиваются способы их применения в различных устройствах, таких как солнечные элементы и фотодетекторы, диоды или лазеры.
Результаты исследования опубликованы в The Journal of Physical Chemistry C.
Один из таких материалов — перовскит MAPbI3 — эффективный поглотитель и излучатель света. Так, важным параметром перовскитов является показатель преломления в так называемой области прозрачности — в той области энергий, где материал не поглощает свет. Этот показатель напрямую зависит от энергии света, а потому непостоянен, а важную роль в поглощении и излучении света играют экситоны: квазичастицы, «мигрирующие» по материалу.
Физики Санкт‑Петербургского университета изучили оптические свойства MAPbI3 при низких температурах (от температуры жидкого гелия и выше) вблизи края поглощения, где его свойства определяются экситонами особенно сильно и остаются малоизученными.
«Мы провели эксперимент по измерению спектра отражения перовскита MAPbI3 при температуре —269 °C (или 4 K по шкале Кельвина). То есть мы разделили спектр отраженного от материала света на спектр падающего света и получили спектр коэффициента отражения материала, который связан с показателем преломления. Таким образом, впервые удалось измерить дисперсию показателя преломления перовскита MAPbI3 в области прозрачности вблизи экситонного резонанса при температуре 4 K. Также мы измерили температурную зависимость этой дисперсии вплоть до температуры 80 К», — рассказала инженер‑исследователь лаборатории кристаллофотоники СПбГУ Анна Самсонова.
Исследование выполнено в лаборатории кристаллофотоники СПбГУ, созданной в рамках мегагранта Министерства науки и высшего образования РФ № 075‑15‑2022‑1112, на оборудовании ресурсных центров СПбГУ «Нанофотоника» и «Рентгенодифракционные методы исследования» Научного парка СПбГУ.
Она отметила, что в некоторых исследованиях показатель преломления перовскитов в области прозрачности принимается за константу. Однако ученые СПбГУ считают, что необходимо учитывать дисперсию показателя преломления перовскитов при расчете параметров устройств на их основе. Это особенно важно при низких температурах, где присутствует сильное взаимодействие света с экситонами, поскольку оно приводит к быстрому изменению показателя преломления вблизи экситонного резонанса.
Результаты проведенного исследования помогут понять границы применения указанного перовскита, а также его поведение в некоторых нестандартных условиях.
Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отмечает свой 300‑летний юбилей.
План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Николаевич Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. В честь 300‑летия Санкт‑Петербургского государственного университета в почтовое обращение вышла марка, на которой изображены здание Двенадцати коллегий и памятник графу С. С. Уварову. Также с космодрома Байконур была запущена ракета «Союз» с символикой Университета.
По решению губернатора Санкт‑Петербурга Александра Дмитриевича Беглова 2024 год в Северной столице объявлен годом Санкт‑Петербургского университета. В день 300‑летия СПбГУ на Ростральных колоннах зажгли факелы. Дворцовый мост украсили флаги Университета, а общественный транспорт — его символика. В мае 2024 года Университет впервые принял участие в праздновании Дня города и стал отдельной площадкой для мероприятий. Также СПбГУ запустил сайт, посвященный юбилею, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях празднования.