Perovskiter är en familj av kristaller som visar lovande egenskaper för applikationer inom nanoteknik. Dock, en egenskap som kallas bärarmultiplikation, en effekt som gör material mycket effektivare för att omvandla ljus till elektricitet, har inte observerats hos perovskiter. Ny forskning, ledd av UvA-IoP-fysikerna Dr Chris de Weerd och Dr Leyre Gomez från gruppen av professor Tom Gregorkiewicz, rapporterar nu att vissa perovskiter har denna önskvärda egenskap.

Kristaller är konfigurationer av atomer, molekyler eller joner ordnade i en struktur som upprepar sig i alla riktningar. Exempel inkluderar vanligt salt, diamanter och snöflingor. Vissa kristaller visar mycket intressanta egenskaper på nanoskala. Där, vi går in i nanokristallernas värld, strukturer som är extremt användbara vid konstruktion av tekniska applikationer i små skala.

Perovskiter, uppkallad efter 1800 -talets ryska mineralog Lev Perovski, bilda en särskild familj av material som alla delar samma kristallstruktur. Dessa perovskiter har många önskvärda elektroniska egenskaper, gör dem användbara för konstruktion av lysdioder, TV -skärmar, solceller och lasrar. Av denna anledning, perovskiter har studerats omfattande av fysiker de senaste åren.

När halvledare - i solceller, till exempel - konvertera ljusets energi till elektricitet, detta sker vanligtvis en partikel i taget. En enda infallande foton resulterar i en enda exciterad elektron (och motsvarande "hål" där elektronen brukade vara) som kan bära en elektrisk ström. Dock, i vissa material, om det infallande ljuset är tillräckligt energiskt, ytterligare elektronhålspar kan exciteras som ett resultat; denna process är känd som bärarmultiplikation.

När bärarmultiplikation sker, omvandlingen från ljus till el kan bli mycket mer effektiv. Till exempel, i vanliga solceller, det finns en teoretisk gräns (den så kallade Shockley-Queisser-gränsen) för mängden energi som kan omvandlas-högst drygt 33 procent av solenergin förvandlas till el. I halvledarnanokrystaller under bärarmultiplikationseffekten, dock, en maximal effektivitet på upp till 44 procent förutspås.

Således, forskare har sökt bärarmultiplikationseffekten i perovskiter. Nu, de Weerd, Gomez och Gregorkiewicz, tillsammans med sina medarbetare, rapportera detta fenomen. Med hjälp av spektroskopimetoder, forskarna visade att perovskit -nanokristaller gjorda av cesium, bly- och joddisplaybärarmultiplikation. Dessutom, de hävdar att effektiviteten av denna effekt är högre än vad som hittills rapporterats för något annat material; med detta fynd, de extraordinära egenskaperna hos perovskiter får ett nytt lyft.

De Weerd, som framgångsrikt försvarade sin doktorsexamen avhandling baserad på denna och annan forskning förra veckan, säger, "Tills nu, bärarmultiplikation hade inte rapporterats för perovskiter. Att vi nu har funnit det har stor grundläggande inverkan på det kommande materialet. Till exempel, detta visar att perovskit -nanokristaller kan användas för att konstruera mycket effektiva fotodetektorer, och i framtiden kanske solceller. "