Factor de tolerancia para la estabilización de perovskitoides híbridos 3D utilizando cationes de diamonio lineales

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química del estado sólido
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Las perovskitas halogenadas tridimensionales (3D) son cruciales para la optoelectrónica, pero están limitadas por las restricciones de tamaño catiónico (factor de tolerancia Goldschmidt).
• La acomodación de cationes más grandes generalmente conduce a estructuras de menor dimensión, que se desvían de las redes 3D deseadas.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y caracterizar nuevos perovskitoides de bromuro 3D (A'Pb2Br6) con cationes de diamonio orgánicos grandes y lineales.
• Para establecer un principio rector para expandir la biblioteca de estos perovskitoides 3D.
• Investigar sus propiedades estructurales, electrónicas y ópticas para aplicaciones optoelectrónicas.

Principales métodos:

• Análisis cristalográfico para determinar las estructuras de cuatro nuevos compuestos A'Pb2Br6.
• Cálculos de la estructura electrónica para analizar las brechas de banda y las dispersiones.
• Espectroscopia de fotoluminiscencia para el estudio de las propiedades ópticas a temperatura ambiente.

Principales resultados:

• Descubrimiento de cuatro nuevos perovskitoides de bromuro 3D (A'Pb2Br6) que albergan grandes cationes orgánicos.
• Identificación de un nuevo motivo estructural basado en octaedros con bordes compartidos vinculados por el intercambio de esquinas.
• Demostración del comportamiento semiconductor directo de la brecha de banda con una dispersión de banda significativa.
• Correlación entre las distorsiones estructurales (ángulos Pb-Br-Pb, distorsión de octaedros) y la fotoluminiscencia a temperatura ambiente.

Conclusiones:

• Los nuevos compuestos A'Pb2Br6 representan una expansión significativa de la química de perovskitoides halogenados en 3D.
• Se propone una nueva regla de diseño, análoga al factor de tolerancia de Goldschmidt, para esta clase de materiales.
• Estos perovskitoides 3D exhiben propiedades optoelectrónicas prometedoras, comparables a las perovskitas tradicionales, allanando el camino para nuevas aplicaciones de dispositivos.