Вирощування тонкіх плівок халькогенід перовскіту BaZrS3 без наступного відпалювання

  • Т.М. Разиков Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан; Інститут фізики напівпровідників і мікроелектроніки, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0001-9738-3308
  • К.М. Кучкаров Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан; Інститут фізики напівпровідників і мікроелектроніки, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0002-2238-7205
  • Р.Т. Юлдошов Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан; Інститут фізики напівпровідників і мікроелектроніки, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0002-7886-1607
  • М.П. Пірімматов Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0009-0000-4829-7817
  • Р.Р. Хуррамов Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0009-0008-1038-0138
  • Д.З. Ісаков Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0003-4314-5683
  • М.А. Махмудов Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан; Інститут фізики напівпровідників і мікроелектроніки, Ташкент, Узбекистан
  • С.А. Музафарова Інститут фізики напівпровідників і мікроелектроніки, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0000-0001-5491-7699
  • А. Матмуратов Фізико-технічний інститут, Ташкент, Узбекистан https://orcid.org/0009-0005-6121-6424
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-43
Ключові слова: BaZrS3, халькогенідні перовскіти, енергодисперсійна рентгенівська спектроскопія, оптична заборонена зона, фотовідгук

Анотація

Тандемні сонячні батареї на основі гібридних органіко-неорганічних галогенідів металів перовскітів досягли ефективності перетворення електроенергії до 28%.) Однак проблеми, пов’язані з довгостроковою стабільністю та токсичністю свинцю (Pb), спонукали до пошуку поширених у землі, хімічно стабільних і нетоксичних альтернатив. У цій роботі ми повідомляємо про перший синтез тонких плівок BaZrS ₃ (сульфіду барію і цирконію) методом вакуумного випаровування при температурі підкладки 550 °C. Отримані плівки демонструють майже стехіометричне співвідношення Ba:Zr і сильне поглинання світла з коефіцієнтами поглинання, що перевищують 10 ⁵ см ⁻ ¹ поблизу 1,9 еВ. (У) контрольованих умовах стабільно спостерігався вихідний вміст кисню 4–6%. Відсутність додаткової стадії сульфування помітно збільшила опір тонкої плівки та придушила темновий струм приблизно на три порядки величини, що вказує на суттєве зменшення щільності носія, ймовірно, внаслідок зниження концентрації вакансій сірки. Ці висновки підкреслюють потенціал BaZrS 3 як стабільного безсвинцевого поглинача для фотоелектричних пристроїв нового покоління.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

D.W. de Quilettes, S.M. Vorpahl, S.D. Stranks, H. Nagaoka, G.E. Eperon, M.E. Ziffer, H.J. Snaith, and D.S. Ginger, “Impact of microstructure on local carrier lifetime in perovskite solar cells,” Science, 348, 683-686 (2015). https://doi.org/10.1126/science.aaa5333

S. Suragtkhuu, S. Sunderiya, P. Myagmarsereejid, S. Purevdorj, A.S.R. Bati, B. Bold, et al., “Graphene-Like Monoelemental 2D Materials for Perovskite Solar Cells,” Adv. Energy Mater. 13, 2204074 (2023). https://doi.org/10.1002/aenm.202204074

A. Swarnkar, W.J. Mir, R. Chakraborty, M. Jagadeeswararao, T. Sheikh, A. Nag, “Are Chalcogenide Perovskites an Emerging Class of Semiconductors for Optoelectronic Properties and Solar Cell?” Chem. Mater. 31, 565−575 (2019). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b04178

K.V. Sopiha, C. Comparotto, J.A. Márquez, and J.J.S. Scragg, “Chalcogenide Perovskites: Tantalizing Prospects, Challenging Materials,” Advanced Optical Materials, 10, 2101704 (2022). https://doi.org/10.1002/adom.202101704

M. Buffiere, D.S. Dhawale, and F. El-Mellouhi, “Chalcogenide Materials and Derivatives for Photovoltaic Applications,” Energy Technology, 7, 1900819 (2019). https://doi.org/10.1002/ente.201900819

C. Comparotto, P. Ström, O. Donzel-Gargand, T. Kubart, and J.J.S. Scragg, “Synthesis of BaZrS3 Perovskite Thin Films at a Moderate Temperature on Conductive Substrates,” ACS Appl. Energy Mater. 5(5), 6335–6343 (2022). https://doi.org/10.1021/acsaem.2c00704

C. Wang, R. Nie, Y. Dai, H. Tai, B. Zhu, L. Zhao, Y. Wu, et al., “Enhancing the inherent stability of perovskite solar cells through chalcogenide-halide combinations,” Energy Environ. Sci. 17, 1368-1386 (2024). https://doi.org/10.1039/D3EE03612J

R. Jaramillo, and J. Ravichandran, “In praise and in search of highly- polarizable semiconductors: Technological promise and discovery strategiesm,” APL Materials, 7, 100902 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5124795

Y. Nishigaki, T. Nagai, M. Nishiwaki, T. Aizawa, M. Kozawa, K. Hanzawa, Y. Kato, et al., “Extraordinary Strong Band-Edge Absorption in Distorted Chalcogenide Perovskites,” Solar RRL, 4, 1900555 (2020). https://doi.org/10.1002/solr.201900555

X. Wu, W. Gao, J. Chai, C. Ming, M. Chen, H. Zeng, P. Zhang, et al., “Defect tolerance in chalcogenide perovskite photovoltaic material BaZrS3,” Science China Materials, 64, 2976−2986 (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1683-0

W. Meng, B. Saparov, F. Hong, J. Wang, D.B. Mitzi, and Y. Yan, “Alloying and Defect Control within Chalcogenide Perovskites for Optimized Photovoltaic Application,” Chem. Mater. 28, 821 829 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b04213

M. Ishii, and M. Saeki, “Raman and Infrared Spectra of BaTiS3 and BaNbS3,” Phys. Stat. Sol. (b), 170, K49 (1992). https://doi.org/10.1002/pssb.2221700149

M. Ishii, M. Saeki, and M. Sekita, “Vibrational spectra of barium-zirconium sulfides,” Mater. Res. Bull. 28, 493-500 (1993). https://doi.org/10.1016/0025-5408(93)90132-W

S. Perera, H. Hui, C. Zhao, H. Xue, F. Sun, C. Deng, N. Gross, et al., “Chalcogenide perovskites – an emerging class of ionic semiconductors,” Nano Energy, 22, 129-135 (2016). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2016.02.020

R. Yang, J. Nelson, C. Fai, H.A. Yetkin, C. Werner, M. Tervil, A.D. Jess, et al., “A Low-Temperature Growth Mechanism for Chalcogenide Perovskites,” Chemistry of Materials, 35(12), 4743–4750 (2023). https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c00494

T.M. Razykov, K.М. Kuchkarov, B.A. Ergashev, L. Schmidt-Mende, T. Mayer, M. Tivanov, М. Makhmudov, et al., “Growth and characterization of Sb2(SxSe1-x)3 thin flms prepared by chemical-molecular beam deposition for solar cell applications,” Thin Solid Films, 807, 140554 (2024). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2024.140554

S. Agarwal, K.C. Vincent, and R. Agrawal, “From synthesis to application: a review of BaZrS3chalcogenide perovskites,” Nanoscale, 17, 4250-4300 (2025). https://doi.org/10.1039/D4NR03880K

Опубліковано
2025-09-08
Цитовано
Як цитувати
Разиков, Т., Кучкаров, К., Юлдошов, Р., Пірімматов, М., Хуррамов, Р., Ісаков, Д., Махмудов, М., Музафарова, С., & Матмуратов, А. (2025). Вирощування тонкіх плівок халькогенід перовскіту BaZrS3 без наступного відпалювання. Східно-європейський фізичний журнал, (3), 413-417. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-43
Номер
№ 3 (2025): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2025 Т.М. Разиков, К.М. Кучкаров, Р.Т. Юлдошов, М.П. Пірімматов, Р.Р. Хуррамов, Д.З. Ісаков, М.А. Махмудов, С.А. Музафарова, А. Матмуратов

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).