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1Dペロブスカイトが2Dシートから解放され、安価なレーザーの製造が可能に | 研究

極めて低損失で化学的に安定したペロブスカイトナノワイヤが、単純な溶液堆積法を用いて製造されました。1 この技術は光学的に活性な導波路を製造できるため、センシング用途向けの安価で小型のレーザーをスケーラブルに製造できるようになります。 鉛ハロゲン化物ペロブスカイトは、直接バンドギャップによりシリコンよりも光吸収性が高く、格子内の特定の陽イオンと陰イオンを変更することで調整できるため、太陽光発電用の有望な材料と見なされることがよくあります。さらに、ペロブスカイトは溶液から直接堆積できます。原理的には、優れた LED や半導体レーザーも作成できるはずです。 ペロブスカイトレーザーは10年以上前に初めて実証され、研究者らは ソン・ジン 米国ウィスコンシン大学マディソン校の研究者らは、3Dペロブスカイト構造をナノワイヤに変える方法を発見した。2 しかし、3次元ペロブスカイトはイオンが格子内を移動する傾向があるため、安定性に重大な問題を抱えている。2次元有機無機ペロブスカイトは本質的により安定しており、ペロブスカイト太陽電池の表面に2D「パッシベーション」層を成長させて安定化させることが多い。 新しい研究では、研究者らは分子テンプレート法によって2Dペロブスカイトのナノワイヤを作製した。「これは一種の偶然の発見でした」と研究者は言う。 レティアン・ドゥ インディアナ州パデュー大学の研究者は次のように述べている。「私の研究グループの主な取り組みは、新しい陽イオンを設計して 2D ペロブスカイトに組み立てることです。これまで、ペロブスカイトを非常に安定させる共役構造を数多く作ってきました。」研究者らは、ペロブスカイトの無機層内の部位に規則的な結合を形成する有機陽イオンを使用し、基板上に平行ナノワイヤの水素結合ネットワークを作成し、他の方向への成長を抑制しました。 しかし、水素結合ネットワークは実際にはナノワイヤを切断するには強すぎた。研究者らは結晶欠陥が存在することを発見し、これが無機格子の歪みによるものであると考えた。そこで彼らは有機カチオンを別のものに置き換え、水素結合鎖にいくつかの断裂を生じさせた。これにより純粋なナノワイヤが生成され、他のイオンを変更することでバンドギャップを調整できる非常に低いしきい値のレーザーを生成できることが示された。 「センサー、ライダー、モノのインターネット向けに低コストのレーザーが大いに求められています」とドウ氏は言う。現在、このような小型レーザーは、より高価な材料を使用し、化学蒸着法や分子線エピタキシー法などの複雑な技術を使用して製造する必要があるガリウムヒ素などの半導体デバイスを使用することでのみ実現可能である。 ジン氏は、研究者らが2Dペロブスカイトからナノワイヤを作成したことに感銘を受けた。同氏自身のグループも長年この成果を達成したいと望んでいたが、できなかったという。同氏は、ここで使用されている特定の技術は、有機リガンドを無機層上の正確な位置に固定するように調整することに依存しており、望ましい光物理的特性を持つ他のペロブスカイトには適用できない可能性があると警告している。それでも、ペロブスカイトの単結晶を成長させる能力の向上により、近い将来、ペロブスカイトレーザーへの関心が再び高まる可能性が高いと同氏は述べ、「その観点から、これは非常に有用で重要な開発である」と結論付けている。 #1Dペロブスカイトが2Dシートから解放され安価なレーザーの製造が可能に #研究