पर्कोव्साइट (संरचना)

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सामान्य रासायनिक सूत्र ABX3 के साथ एक पेरोवस्काइट की संरचना है। लाल गोले X परमाणु (सामान्यतः ऑक्सीजन) होते हैं, नीले रंग के गोले B परमाणु (एक छोटा धातु धनायन, जैसे Ti4+) और हरे गोले A परमाणु हैं (एक बड़ा धातु धनायन, जैसे Ca2+) होते हैं। चित्रित अविकृत घनीय स्फटिक प्रणाली संरचना है; कई पेरोवस्काइट में समरूपता विषमलंबाक्ष, द्विसमलंबाक्ष या त्रिफलकीय तक कम हो जाती है। [1]
कुसा, रूस से एक पेरोवस्काइट खनिज (कैल्शियम टाइटेनेट) हैं। प्राकृतिक इतिहास के हार्वर्ड संग्रहालय में ली गई तस्वीर।
रासायनिक सूत्र ABO3 के साथ एक ऑक्साइड पेरोवस्काइट की संरचना हैं।
MAPbBr3 पेरोवस्काइट एकल स्फटिक है।

एक पेरोवस्काइट कोई भी पदार्थ है जिसकी स्फटिक संरचना सूत्र ABX3 का अनुसरण करती है, जिसे सर्वप्रथम पेरोवस्काइट नामक खनिज के रूप में खोजा गया था, जिसमें कैल्शियम टाइटेनियम ऑक्साइड (CaTiO3) होते है।[2] खनिज प्रथम बार 1839 में गुस्ताव रोज द्वारा रूस के यूरल पहाड़ों में खोजा गया था और इसका नाम रूसी खनिजविद एल ए पेरोव्स्की (1792-1856) के नाम पर रखा गया था। 'A' और 'B' दो सकारात्मक रुप से आवेशित आयन (अर्थात धनायन), प्रायः बहुत भिन्न आकार के होते हैं और X एक ऋणात्मक रूप से आवेशित आयन (एक ऋणायन, प्रायः ऑक्साइड) होते है जो दोनों धनायनों से बंधते है। 'A' परमाणु सामान्यतः 'B' परमाणुओं से बड़े होते हैं। आदर्श घन संरचना में 6 गुना समन्वय में B धनायन होते है, जो आयनों के अष्टफलक से घिरा होते है और 12-गुना क्यूबोक्टाहेड्रोन समन्वय में A धनायन होते है। अतिरिक्त पेरोवस्काइट रूपों उपस्थित हो सकते हैं जहां A और B दोनों स्थानों में A1x-1A2x और/या B1y-1B2y का विन्यास है और X आदर्श समन्वय विन्यास से विचलित हो सकते है क्योंकि A और B स्थानों के भीतर आयन उनके ऑक्सीकरण अवस्थाओं में परिवर्तन से गुजरते हैं।[3]

सबसे प्रचुर मात्रा में संरचनात्मक श्रेणियों में से एक के रूप में, पेरोवस्काइट बड़ी संख्या में यौगिकों में पाए जाते हैं जिनमें व्यापक गुण, अनुप्रयोग और महत्व होते हैं।[4] इस संरचना के साथ प्राकृतिक यौगिक पेरोवस्काइट, लोपैराइट और सिलिकेट पेरोवस्काइट ब्रिजमैनाइट हैं।[2][5] 2009 में पेरोव्स्काइट सौर कोष्ठिकाओं की खोज के पश्चात से, जिसमें मिथाइलअमोनियम लेड हैलाइड पेरोवस्काइट होते हैं, पेरोवस्काइट पदार्थो में काफी शोध रुचि रही है।[6]


संरचना

पेरोवस्काइट संरचनाओं को कई ऑक्साइड द्वारा अधिगृहीत किया जाता है जिनका रासायनिक सूत्र ABO3 है। आदर्श रूप एक घन संरचना है (आकाशीय समूह Pm3m, संख्या 221) जो कम ही देखने को मिलती है। विषमलंबाक्ष (जैसे आकाशीय समूह Pnma, संख्या 62, या Amm2, संख्या 68) और द्विसमलंबाक्ष (जैसे आकाशीय समूह I4/mcm, संख्या 140, या P4mm, संख्या 99) चरण सबसे सामान्य अघनीय परिवर्त रूप हैं। हालांकि पेरोवस्काइट संरचना का नाम CaTiO3 के नाम पर रखा गया है, यह खनिज एक गैर-आदर्श रूप बनाता है। SrTiO3और CaRbF3 घनीय पेरोवस्काइट के उदाहरण हैं। बेरियम टाइटेनेट एक पेरोवस्काइट का एक उदाहरण है जो तापमान के आधार पर समांतर षट्फलकीय (आकाशीय समूह R3m, संख्या 160), विषमलंबाक्ष, द्विसमलंबाक्ष और घनीय रूपों पर ग्रहण कर सकता है।[7]

इस प्रकार के एक यौगिक की आदर्श घनीय एकक कोष्ठिका में, प्रकार 'A' परमाणु घन कोने की स्थिति (0, 0, 0) पर, प्रकार 'B' परमाणु अंतः केंद्र की स्थिति (1/2, 1/ 2, 1/2) पर और ऑक्सीजन परमाणु अग्रभाग केंद्रित स्थिति (1/2, 1/2, 0), (1/2, 0, 1/2) और (0, 1/2, 1/2) पर अधिवेशन हैं। दाईं ओर का आरेख घन कोने की स्थिति में A के साथ समकक्ष इकाई कोष्ठिका के किनारों को दर्शाता है, अंतः केंद्र में B, और O अग्रभाग-केंद्रित स्थिति में हैं।

धनायन-युग्मन की चार सामान्य श्रेणियां संभव हैं: A+B2+X−3, या 1:2 पेरोवस्काइट; A2+B4+X2−3, या 2:4 पेरोवस्काइट; A3+B3+X2−3, या 3:3 पेरोवस्काइट; और A+B5+X2−3, या 1:5 पेरोवस्काइट हैं।

घनीय संरचना की स्थिरता के लिए सापेक्ष आयन आकार की आवश्यकताएं काफी कठोर हैं, इसलिए साधारण आकुंचन और विरूपण कई निम्न-सममिति विकृत संस्करण उत्पन्न कर सकते हैं, जिसमें A धनायन, B धनायन या दोनों की समन्वय संख्या कम हो जाती है। BO6 अष्टफलकीय के अभिनमन से छोटे A धनायन के समन्वय से कम होकर 8 तक कम हो जाती है। इसके विपरीत, इसके अष्टफलक के भीतर एक छोटे आकार के B धनायन का अपकेंद्रण इसे एक स्थिर बंधन प्रतिरुप प्राप्त करने की अनुमति देता है। परिणामी विद्युत द्विध्रुवीय लोहविद्युत के गुणधर्म के लिए उत्तरदायी है और BaTiO3 जैसे पेरोवस्काइट द्वारा दर्शाया गया है, जो इस आकार में विकृत हैं।

संकुल पेरोवस्काइट संरचनाओं में दो अलग-अलग B-स्थान धनायन होते हैं। इसके परिणामस्वरूप सुव्यवस्थित और अव्यवस्थित परिवर्त की संभावनाएं होती है।

परतित पेरोवस्काइट

पेरोवस्काइट को ABO
3 के साथ अंतर्वेधी पदार्थ की पतली परतों द्वारा पृथक की गई संरचनाओं में संरचित किया जा सकता है। अंतर्वेधी की रासायनिक संरचना के आधार पर अंतर्वेधी के विभिन्न रूपों को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:[8]

  • ऑरिविलियस चरण: अंतर्वेधी परतें [Bi
    2    O
    2    ]2+ आयन एक से बनी होती है, प्रत्येक n में ABO
    3     परतें होती है, [Bi
    2    O
    2    ]-A
    (n−1)    B
    2    O
    7     के समग्र रासायनिक सूत्र के लिए अग्रणी है। उनके ऑक्साइड आयन-संचालन गुणधर्म प्रथम बार 1970 के दशक में ताकाहाशी एट अल द्वारा खोजे गए थे और तब से इस उद्देश्य के लिए उनका उपयोग किया जा रहा है।[9]
  • डायोन-जेकबसन चरण: अंतर्वेधी परतें प्रत्येक n में ABO
    3     परतें एक क्षार धातु (M) से बनी होती है, समग्र सूत्र M+
    A
    (n−1)    B
    n    O
    (3n+1)     के रूप में प्रदान कर रहे हैं।
  • रूडल्सडेन-पॉपर चरण: चरणों में सबसे सरल, अंतर्वेधी परतें ABO
    3     जालक प्रत्येक (n = 1) या एकाधिक (n > 1) परतों के मध्य होती है। रुडल्सडेन-पॉपर चरणों का A के साथ तत्वों की परमाणु त्रिज्या के संदर्भ में पेरोवस्काइट के समान संबंध है, जो सामान्यतः बड़े होते हैं (जैसे La[10] या Sr[11]) B आयन से सामान्यतः एक संक्रमण धातु (जैसे Mn,[10]Co[12] या Ni[13]) बहुत छोटा होते है, हाल ही में, संकर कार्बनिक-अकार्बनिक परतित पेरोवस्काइट विकसित किए गए हैं,[14] जहां संरचना MX64--अष्टफलकीय की एक या अधिक परतों से बनी होती है, जहां M एक +2 धातु है (जैसे Pb2+ या Sn2+) और X और हैलाइड आयन (जैसे F−, Cl−, Br− और I−), कार्बनिक धनायन (जैसे कि ब्यूटिलैमोनियम- या फेनिलथाइलमोनियम-धनायन) की परतों द्वारा पृथक किए गए।[15][16]


पतली परतें

पेरोवस्काइट ऑक्साइड पतली परत प्रणाली के परमाणु खंडन क्रमवीक्षण संचरण अतिसूक्ष्म परमाणु सूक्ष्मदर्शिकी प्रतिबिंबन है। 111-SrTiO3 पर विकसित किये गए La0.7Sr0.3MnO3 और LaFeO3 द्विपरत का अनुप्रस्थ काट दर्शा रहा है। अधिचित्र: A-धनायन (हरा), B-धनायन (ग्रे) और ऑक्सीजन (लाल) है।

स्पंदित लेजर निक्षेपण और आण्विक किरणपुंज अधिरोहण जैसी प्रविधियों का उपयोग करते हुए पेरोवस्काइट को अन्य पेरोवस्काइट के शीर्ष पर अधिरोही पतली परतों के रूप में निक्षेपित किया जा सकता है।[17] ये परतें कुछ नैनोमीटर मोटी या एकल इकाई कोष्ठिका जितनी छोटी हो सकती हैं।[18] परत और किण्वभोज के मध्य अंतराफलक पर अच्छी तरह से परिभाषित और अद्वितीय संरचनाएं अंतराफलक अभियान्त्रिकी के लिए उपयोग किये जा सकते हैं, जहां नए प्रकार के गुण उत्पन्न हो सकते हैं।[19] यह कई तंत्रों जैसे किण्वभोज और परतों के मध्य कुमेल विकृति से, ऑक्सीजन अष्टफलकीय घूर्णन में परिवर्तन, संरचनागत परिवर्तन और परिमाण के माध्यम से हो सकते है।[20] इसका एक उदाहरण SrTiO3 पर विकसित LaAlO3 है, जहां अंतराफलक चालकता प्रदर्शित कर सकता है, हालांकि LaAlO3 और SrTiO3 दोनों गैर-प्रवाहकीय हैं।[21] एक अन्य उदाहरण SrTiO3 है जो LSAT ((LaAlO3)0.3 (Sr2AlTaO6)0.7) पर विकसित किया जाता है या DyScO3 प्रारंभिक लोहवैद्युत को कमरे के तापमान पर लोहविद्युत में अधिरोही रूप से अनुप्रयुक्त द्विअक्षीय विकृति के माध्यम से रूपांतरित कर सकता है।[22] GdScO3 से SrTiO3 (+1.0 %) के जालक कुमेल तन्यता विकृति अनुप्रयुक्त करते है जिसके परिणामस्वरूप LSAT (–0.9 %) की तुलना में SrTiO3 के तल बाह्य जालक स्थिरांक में कमी आ जाती है, जो अधिरोही रूप से संपीडन प्रतिबल को अनुप्रयुक्त करता है, जिसके कारण विस्तार होता है SrTiO3 का तल बाह्य जालक स्थिरांक (और बाद में अंतस्तल जालक स्थिरांक में वृद्धि) है।[22]


अष्टफलकीय अभिनमन

सबसे सामान्य पेरोवस्काइट समरूपता (घनीय, द्विसमलंबाक्ष, विषमलंबाक्ष) के अतिरिक्त, एक अधिक सटीक निर्धारण कुल 23 अलग-अलग संरचना प्रकार प्राप्त होते हैं जो पाए जा सकते हैं।[23] इन 23 संरचनाओं को 4 अलग-अलग तथाकथित अभिनमन प्रणालियों में वर्गीकृत किया जा सकता है जिन्हें उनके संबंधित ओपकार संकेत पद्धति द्वारा दर्शाया गया है।[24]

अभिनमन प्रणाली

संख्या

अभिनमन प्रणाली संकेत आकाशीय समूह
त्रि-अभिनमन प्रणाली
1 a+b+c+ Immm (#71)
2 a+b+b+ Immm (#71)
3 a+a+a+ Im3 (#204)
4 a+b+c- Pmmn (#59)
5 a+a+c- Pmmn (#59)
6 a+b+b- Pmmn (#59)
7 a+a+a- Pmmn (#59)
8 a+b-c- A21/m11 (#11)
9 a+a-c- A21/m11 (#11)
10 a+b-b- Pmnb (#62)
11 a+a-a- Pmnb (#62)
12 a-b-c- F1 (#2)
13 a-b-b- I2/a (#15)
14 a-a-a- R3c (#167)
द्वि-अभिनमन प्रणाली
15 a0b+c+ Immm (#71)
16 a0b+b+ I4/mmm (#139)
17 a0b+c- Bmmb (#63)
18 a0b+b- Bmmb (#63)
19 a0b-c- F2/m11 (#12)
29 a0b-b- Imcm (#74)
एक-अभिनमन प्रणाली
21 a0a0c+ C4/mmb (#127)
22 a0a0c- F4/mmc (#140)
शून्य-अभिनमन प्रणाली
23 a0a0a0 Pm3m (#221)

संकेत पद्धति में एक अक्षर a/b/c होते है, जो एक कार्तीय अक्ष के चारों ओर घूमने का वर्णन करते है और एक अधिलेख +/-/0 आसन्न परत के संबंध में घूर्णन को इंगित करते है। एक "+" दर्शाता है कि दो आसन्न परतों का घूर्णन एक ही दिशा में इंगित करता है, जबकि एक "-" दर्शाता है कि आसन्न परतें विपरीत दिशाओं में घूर्णित किया जाता हैं। सामान्य उदाहरण है, a0a0a0, a0a0a– और a0a0a+ जिन्हें यहाँ देखा गया है।

उदाहरण

खनिज

पेरोवस्काइट संरचना को रासायनिक ब्रिजमैनाइट द्वारा उच्च दाब पर अधिगृहीत किया जाता है, जो रासायनिक सूत्र (Mg,Fe)SiO3 के साथ एक सिलिकेट है, जो पृथ्वी के आवरण में सबसे सामान्य खनिज है। जैसे ही दाब बढ़ता है, SiO68− अष्टफलकीय इकाइयों की तुलना में प्रमुख सिलिका युक्त खनिजों में SiO44− चतुष्फलकीय इकाइयां अस्थिर हो जाती हैं। निचले आवरण के दाब और तापमान की स्थिति में, दूसरी सबसे प्रचुर मात्रा में खनिज लवण संरचित (Mg,Fe)O ऑक्साइड, पेरिक्लेस[2]होने की संभावना है।

पृथ्वी के आवरण (भूविज्ञान) की उच्च दाब की स्थिति में, पाइरोक्सिन एंस्टैटाइट, MgSiO3, एक सघन पेरोवस्काइट-संरचित बहुरूपता में परिवर्तित हो जाते है; यह चरण पृथ्वी में सबसे सामान्य खनिज हो सकते है।[25] इस चरण में विषमलंबाक्ष रूप से विकृत पेरोवस्काइट संरचना (GdFeO3-प्रकार की संरचना) है जो ~ 24 GPa से ~ 110 GPa के दाब पर स्थिर है। हालाँकि, इसे कई सौ किमी की गहराई से पृथ्वी की सतह पर वापस कम ठोस पदार्थों में परिवर्तित किए बिना नहीं पहुँचाया जा सकता है। उच्च दाबों पर, MgSiO3 पेरोवस्काइट, जिसे सामान्यतः सिलिकेट पेरोवस्काइट के रूप में जाना जाता है, पोस्ट पेरोवस्काइट में परिवर्तित हो जाते है।

जटिल पेरोवस्काइट

हालांकि बड़ी संख्या में सरल ज्ञात ABX3 पेरोवस्काइट हैं, यदि A और B स्थानों को तीव्रता से दोगुना/जटिल AA’BB’X6 किया जाता है, तो इस संख्या का बहुत विस्तार किया जा सकता है।[26] क्रमित पेरोवस्काइट को सामान्यतः A2BB’O6 के रूप में दर्शाया जाता है, जहाँ अव्यवस्थित को A(BB’)O3 के रूप में दर्शाया जाता है। क्रमित पेरोवस्काइट में, तीन अलग-अलग प्रकार के क्रमीकरण: खनिज लवण, परतित और स्तंभाकार संभव हैं। सबसे सामान्य क्रम खनिज लवण है, जिसके पश्चात बहुत अधिक असामान्य अव्यवस्थित और दूरस्थ स्तंभ और स्तरित हैं।[26]खनिज लवण अधिसंरचना का निर्माण B-स्थान धनायन क्रमीकरण पर निर्भर है।[27][28] अष्टफलकीय अभिनमन द्विक पेरोवस्काइट में हो सकता है, हालांकि जाह्न-टेलर विकृतियां और वैकल्पिक प्रणाली B–O अनुबंध की लंबाई को परिवर्तित कर देते हैं।

अन्य

हालांकि सबसे सामान्य पेरोवस्काइट यौगिकों में ऑक्सीजन होता है, परन्तु कुछ पेरोवस्काइट यौगिक होते हैं जो ऑक्सीजन के बिना बनते हैं। NaMgF3 जैसे फ्लोराइड पेरोवस्काइट प्रसिद्ध हैं। धात्विक पेरोवस्काइट यौगिकों के एक बड़े वर्गों को RT3M (R: दुर्लभ मृदा या अन्य अपेक्षाकृत बड़े आयन, T: संक्रमण धातु आयन और M: प्रकाश उपधातु) द्वारा दर्शाया जा सकता है। इन यौगिकों में उपधातु अष्टफलकीय समन्वित "B" स्थानों पर अधिकार कर लेते हैं। RPd3B, RRh3B और CeRu3C इसके उदाहरण हैं। MgCNi3 एक धात्विक पेरोवस्काइट यौगिक है और इसके अतिचालक गुणों के कारण इसने बहुत ध्यान आकर्षित किया है। Cs और Rb के मिश्रित ऑक्साइड-ऑराइड्स द्वारा दर्शाया जाते है, जैसे कि Cs3AuO, जिसमें पारंपरिक "आयन" स्थानों में बड़े क्षार धनायन होते हैं, जो O2− and Au− ऋणायनों से बंधे होते हैं।[citation needed]

पदार्थ गुणधर्म

पेरोवस्काइट पदार्थ सैद्धांतिक और अनुप्रयोग दोनों दृष्टिकोणों से कई रोचक और चित्ताकर्षक गुणधर्म प्रदर्शित करते है। विशाल चुंबकीय प्रतिरोध, लोहविद्युत, अतिचालकता, आवेशित क्रमबंधन, चक्रण परतंत्र अभिगमन, उच्च थर्मोपावर और संरचनात्मक, चुंबकीय और अभिगमन गुणधर्म की परस्पर क्रिया इस वर्ग में सामान्यतः देखी जाने वाली विशेषताएं हैं। इन यौगिकों का उपयोग कुछ प्रकार के ईंधन कोष्ठिकाओं[29] में संवेदक और उत्प्रेरक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है और स्मृति उपकरणों और स्पिंट्रोनिक्स अनुप्रयोगों के लिए पदान्वेषी हैं।[30]

कई अतिचालक मृत्तिका पदार्थ (उच्च तापमान अतिचालक) में पेरोवस्काइट जैसी संरचनाएं होती हैं, जिनमें प्रायः तांबे सहित 3 या अधिक धातुएं होती हैं और कुछ ऑक्सीजन की स्थिति रिक्त रहती है। एक प्रमुख उदाहरण येट्रियम बेरियम कॉपर ऑक्साइड है जो ऑक्सीजन पदार्थ के आधार पर रोधक या अतिचालक हो सकता है।

रासायनिक अभियांता डीजल वाहनों के लिए उत्प्रेरकी परिवर्तन में प्लैटिनम के प्रतिस्थापन के रूप में कोबाल्ट-आधारित पेरोवस्काइट पदार्थो पर विचार कर रहे हैं।[31]


अनुप्रयोग

पेरोवस्काइट के मध्य पदार्थ विज्ञान के लिए रुचि के भौतिक गुणों में अतिचालकता, चुंबकीय प्रतिरोध, आयनिक चालकता और अचालक गुणधर्म सम्मिलित हैं, जो सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिकी और दूरसंचार में बहुत महत्वपूर्ण हैं। वे प्रस्फुरित्र के लिए भी कुछ हित हैं क्योंकि उनके पास विकिरण रूपांतरण के लिए बड़ी किरणे है। पेरोवस्काइट संरचना में निहित बंधन कोणों के सुनम्यता के कारण कई अलग-अलग प्रकार की विकृतियाँ हैं जो आदर्श संरचना से हो सकती हैं। इनमें अष्टफलकीय का अभिनमन, उनके समन्वय बहुफलकीय के केंद्रों से धनायनों का विस्थापन और विद्युतीय कारकों द्वारा संचालित अष्टफलकीय की विकृतियां सम्मिलित हैं।[32] आर्थिक रूप से पेरोवस्काइट का सबसे बड़ा अनुप्रयोग मृत्तिका संधारित्र में है, जिसमें BaTiO3 का उपयोग इसके उच्च परावैद्युतांक के कारण किया जाता है।[33][34]


फोटोवोल्टिक्स

Main article: पेरोव्स्काइट सौर कोष्ठिका
CH3NH3PbX3 पेरोवस्काइट (X=I, Br and/or Cl) की स्फटिक संरचना है। मिथाइलअमोनियम धनायन (CH3NH3+) PbX6 अष्टफलकीय से घिरा हुआ है।<[35]

उच्च दक्षता वाले वाणिज्यिक फोटोवोल्टिक के लिए संभावित सस्ते आधार पदार्थ के रूप में संश्लिष्ट पेरोवस्काइट की पहचान की गई है।[36] उन्होंने उत्तर-पच्छिमी विश्वविद्यालय[37] – they showed a conversion efficiency of up to 26.3% reported in 2022 by Northwestern University[37][38][39] जुलाई 2016 में, डॉ. अलेक्जेंडर वेबर-बार्गियोनी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं के एक समूह ने प्रदर्शित किया कि पेरोवस्काइट PV कोष्ठिकाएं 31% की सैद्धांतिक चरम दक्षता तक पहुंच सकती हैं।[40]

अब तक अध्ययन किए गए मिथाइलअमोनियम हैलाइड्स में सबसे सामान्य मिथाइलअमोनियम लेड ट्रायोडाइड (CH
3NH
3PbI
3) है। इसमें एक उच्च आवेश वाहक गतिशीलता और आवेश वाहक जीवनकाल है जो प्रकाश-उत्पन्न अतिसूक्ष्म परमाणुओं और छिद्रों को कोष्ठिकाओं के भीतर ऊष्मा के रूप में अपनी ऊर्जा से वंचित होने के स्थान पर, धारा के रूप में निकालने के लिए पर्याप्त रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। CH
3NH
3PbI
3 अतिसूक्ष्म परमाणुओं और छिद्रों दोनों के लिए प्रभावी प्रसार लंबाई लगभग 100 एनएम है।[41]

मिथाइल अमोनियम हलाइड कम तापमान समाधान विधियों (सामान्यतः प्रचक्रण विलेपन) द्वारा निक्षेप किए जाते है। अन्य कम तापमान (100 डिग्री सेल्सियस से नीचे) समाधान-संसाधित परतों में काफी कम प्रसार लंबाई होती है। स्ट्रैंक्स एट अल ने एक मिश्रित मिथाइलअमोनियम लेड हैलाइड (CH3NH3PbI3−xClx) का उपयोग करके नैनोसंरचित कोष्ठिकाओं का वर्णन किया और 11.4% रूपांतरण दक्षता के साथ एक अनाकार पतली-परत सौर कोष्ठिकाओं का प्रदर्शन किया और दूसरा जो निर्वात वाष्पीकरण का उपयोग करके 15.4% तक पहुंच गया। लगभग 500 से 600 एनएम की परतों की मोटाई का अर्थ है कि अतिसूक्ष्म परमाणु और छिद्र प्रसार की लंबाई कम से कम इस क्रम में थी। उन्होंने मिश्रित पेरोवस्काइट के लिए 1 माइक्रोन से अधिक प्रसार लंबाई के मानो को मापा, शुद्ध आयोडाइड के लिए 100 एनएम से अधिक परिमाण का क्रम है। उन्होंने यह भी दर्शाया कि मिश्रित पेरोवस्काइट में वाहक जीवनकाल शुद्ध आयोडाइड की तुलना में अधिक लंबा होता है।[41]लियू एट अल ने अनुप्रयुक्त क्रमवीक्षण प्रकाश -वर्तमान सूक्ष्मदर्शिकी यह दर्शाने के लिए कि मिश्रित हलाइड पेरोवस्काइट में (110) समतल के साथ अतिसूक्ष्म परमाणु प्रसार की लंबाई 10 μm के क्रम में है।[42]

CH
3NH
3PbI
3 के लिए, विवृत परिपथ वोल्टता (VOC) सामान्यतः 1 V तक पहुंचता है, जबकि CH
3NH
3PbI(I,Cl)
3 कम Cl पदार्थ के साथ, VOC > 1.1 V की सूचना दी गई है क्योंकि दोनों का बैंड अंतराल (Eg) 1.55 eV हैं, VOC-से-Eg अनुपात समान तृतीय पीढ़ी की कोष्ठिकाओं के लिए सामान्यतः देखे जाने की तुलना में अधिक हैं। व्यापक बैंड अंतराल पेरोवस्काइट के साथ, VOC से 1.3 V तक प्रदर्शित किया गया है।[41]

प्रविधि कम तापमान समाधान विधियों और असुलभ तत्वों की अनुपस्थिति के कारण कम लागत की क्षमता प्रदान करती है। कोष्ठिका स्थायित्व वर्तमान में व्यावसायिक उपयोग के लिए अपर्याप्त है।[41]

समतलीय विषमसंधि पेरोवस्काइट सौर कोष्ठिकाओं में केवल वाष्प निक्षेपण का उपयोग करके सरलीकृत युक्ति शिल्प ज्ञान (जटिल नैनो संरचनाओं के बिना) में निर्मित किए जा सकते हैं। यह प्रविधि 15% सौर-से-विद्युत ऊर्जा रूपांतरण का उत्पादन करती है जैसा कि कृत्रिम पूर्ण सूर्य के प्रकाश के अंतर्गत मापा जाता है।[43]






लेज़र

2008 में, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि पेरोवस्काइट लेजर प्रकाश उत्पन्न कर सकता है। नीयोडिमियम से अपमिश्रित किए गए LaAlO3 ने 1080 एनएम पर लेजर उत्सर्जन दिया गया।[44] 2014 में यह दर्शाया गया था कि मिश्रित मिथाइलअमोनियम लेड हैलाइड (CH3NH3PbI3−xClx) कोष्ठिकाओं को वैकल्पिक रूप से उत्तेजित ऊर्ध्वाधर-कोष्ठ सतही-उत्सर्जन लेजर (VCSELs) में निर्मित किया गया है, जो दृश्य उत्तेजित प्रकाश को 70% दक्षता के साथ निकट-आईआर लेजर प्रकाश में परिवर्तित करता है।[45][46]


प्रकाश उत्सर्जक डायोड

उनकी उच्च प्रकाश संदीप्ति परिमाण दक्षता के कारण, प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LEDs) में उपयोग के लिए पेरोवस्काइट अच्छे पदान्वेषी हो सकते हैं।[47] हालांकि पेरोवस्काइट एलईडी की स्थिरता अभी तक III-V या कार्बनिक एलईडी जितनी अच्छी नहीं है, इस समस्या को हल करने के लिए अनेक शोध ज़ारी हैं, जैसे कार्बनिक अणुओं,[48] या पोटेशियम अपमिश्रक[49] पेरोवस्काइट एलईडी में सम्मिलित करना है।

फोटोइलेक्ट्रोलिसिस

सितंबर 2014 में, स्विटज़रलैंड के लॉज़ेन में ईपीएफएल के शोधकर्ताओं ने पेरोवस्काइट फोटोवोल्टिक का उपयोग करके अत्यधिक कुशल और कम लागत वाले जल-विभाजन कोष्ठिका में 12.3% दक्षता पर जल वैद्युतअपघटन प्राप्त करने की सूचना दी।[50][51]


प्रस्फुरित्र

1997 में, धातु अपमिश्रित ल्यूटीशियम एल्युमीनियम पेरोवस्काइट (LuAP:Ce) एकल स्फटिक के प्रस्फुर गुणधर्मों की सूचना मिली थी।[52] उन स्फटिको के मुख्य गुण 8.4 g/cm3 का एक बड़ा द्रव्यमान घनत्व है, जो अदूरदर्शी X- और गामा-किरणों को अवशोषण लंबाई प्रदान करता है। प्रस्फुर प्रकाश उपज और Cs137 विकिरण स्रोत के साथ क्षय समय क्रमशः 11,400 फोटॉन/MeV और 17 ns हैं।[53] उन गुणधर्मों ने LUAP: Ce प्रस्फुरको को विज्ञापनों के लिए आकर्षक बना दिया और वे प्रायः उच्च ऊर्जा भौतिकी प्रयोगों में उपयोग किए जाते थे। ग्यारह वर्ष पश्चात तक, जापान में एक समूह ने रुडल्सडेन-पॉपर समाधान-आधारित संकरित कार्बनिक-अकार्बनिक पेरोवस्काइट स्फटिक को कम लागत वाले प्रस्फुरक के रूप में प्रस्तावित किया गया था।[54] हालाँकि, गुणधर्म LuAP:Ce की तुलना में इतने प्रभावशाली नहीं थे। आगामी नौ वर्षों तक, निम्नतापीय तापमान पर 100,000 से अधिक फोटॉन/MeV की उनकी उच्च प्रकाश उपज के विषय में एक विवरण के माध्यम से समाधान-आधारित संकरित कार्बनिक-अकार्बनिक पेरोवस्काइट स्फटिक पुनः लोकप्रिय हो गए।[55] एक्स-रे प्रतिबिंबन चित्रपट के लिए पेरोवस्काइट नैनोक्रिस्टल प्रस्फुरक के नवागत प्रदर्शन की सूचना मिली थी और यह पेरोवस्काइट प्रस्फुरक के लिए और अधिक शोध प्रयासों गति प्रदान कर रहा है।[56] लेयर्ड रुडल्सडेन-पॉपर पेरोवस्काइट ने कमरे के तापमान के प्रकाश के साथ 5 ns से कम तीव्रता से क्षय समय और नगण्य पश्च दीप्ति से 40,000 फोटॉन/MeV तक तीव्रता से नए प्रस्फुरित्र के रूप में क्षमता दर्शायी है।[15][16]इसके अतिरिक्त, पदार्थ के इस वर्ग ने अल्फा कणों और तापिक न्यूट्रॉन सहित व्यापक श्रेणी के कणों का पता लगाने की क्षमता दर्शायी है।[57]


पेरोवस्काइट के उदाहरण

सामान्य:

ठोस विलयन:

यह भी देखें

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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