EPFL-forskare har byggt en ny typ av oorganisk nanokomposit som gör perovskit quantum dot exceptionellt stabil mot luftexponering, solljus, värme, och vatten.

Kvantprickar är nanometerstora, halvledande material vars liten storlek ger dem unika optiska egenskaper. Mycket ansträngning har lagts ned på att bygga kvantprickar från perovskiter, som redan lovar mycket för solpaneler, LED och laserteknik. Deras grundläggande optoelektroniska egenskaper är också mycket unika och av stort intresse bland vetenskapssamfundet. Dock, perovskite kvantprickar har enorma problem med stabilitet mot luft, värme, ljus, och vatten. EPFL-forskare har nu lyckats bygga perovskit-kvantprickfilmer med en teknik som hjälper dem att övervinna dessa svagheter. Verket publiceras i Angewandte Chemie .

Den nya metoden för att stabilisera perovskitkvantprickarna utvecklades i Raffaella Buonsantis labb vid EPFL Valais Wallis. Innovationen i denna studie, utvecklad av Anna Loiudice och doktoranden Seryio Saris, ligger i en teknik som kallas "atomic layer deposition" (ALD), som vanligtvis används för att tillverka ultratunna filmer med hög enhetlighet i sin struktur. Tanken var att använda ALD för att kapsla in perovskitkvantprickarna med en amorf aluminiumoxidmatris, som fungerar som en gas- och jondiffusionsbarriär vilket gör kvantprickarna mer robusta mot luft, ljus, värme, och fukt.

Teamet använde en rad karakteriseringstekniker för att övervaka kärnbildnings- och tillväxtprocessen för aluminiumoxidmatrisen på kvantpunktsytan. Processen visade att interaktionen mellan ALD-prekursorn och punktytan är avgörande för att likformigt belägga prickarna samtidigt som deras optoelektroniska egenskaper bevaras.

"Genom att ta itu med stabilitetsutmaningen med perovskitkvantprickar, detta arbete förväntas i hög grad påverka området genom att möjliggöra grundläggande optoelektroniska studier, som kräver att proverna är stabila under mätningarna, förutom att öka hållbarheten för enheter baserade på denna nya klass av kvantprickar, säger författarna.