Desvelación de la fase monoclínica en cristales de perovskita, supresión de la transición de fase y detección de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La cristalografía
• Física del estado sólido
• Instrumentación nuclear

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de haluro de plomo de cesio totalmente inorgánicas (CsPbX₃) son prometedoras para las células solares y la detección de radiación debido a su estabilidad.
• Estudios anteriores identificaron estructuras cristalinas específicas y comportamientos de transición de fase para estos materiales.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las propiedades cristalográficas y los comportamientos de transición de fase de las soluciones sólidas CsPbBr_3-xCl_x (x = 0-3).
• Para evaluar el rendimiento de los cristales simples CsPbBr₂Cl como detectores de rayos γ.

Principales métodos:

• Crecimiento de un solo cristal usando el método Bridgman.
• Análisis cristalográfico extenso (incluida la difracción de rayos X) en 7 composiciones diferentes.
• Fabricación y caracterización de detectores de rayos γ utilizando cristales CsPbBr2Cl.
• Espectroscopia de corriente estimulada térmicamente para evaluar las densidades de los defectos.

Principales resultados:

• Los cristales CsPbBr_3-xCl_x exhiben un comportamiento eutectoide en los puntos de fusión y las temperaturas de transición de fase.
• Se observó una temperatura de transición de fase cercana a la temperatura ambiente para CsPbBr₂Cl (∼37 °C).
• Contrariamente a las creencias anteriores, CsPbBr3 y CsPbCl3 exhiben una estructura monoclinica (grupo espacial P2₁/m) a temperatura ambiente, no ortorróbica (Pnma).
• El nuevo modelo estructural tiene un volumen de célula unitaria cuatro veces mayor que el modelo ortorrómbico previamente aceptado.
• Los detectores de rayos γ de CsPbBr2 alcanzaron una resolución de energía del 7,2% a 200 V para la radiación Co57.
• Se encontraron densidades de defectos bajas y uniformes (∼4.72-5.09 × 10¹² cm^-3) en los cristales CsPbBr₂Cl.

Conclusiones:

• El estudio revela una nueva estructura cristalina monoclinica para CsPbBr₃ y CsPbCl₃ a temperatura ambiente, refinando las asignaciones estructurales anteriores.
• El rendimiento demostrado de CsPbBr2Cl como detector de rayos γ, atribuido a su baja densidad de defectos, destaca su potencial para las tecnologías de detección de radiación.