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Crystal growth, structural phase transitions and optical gap evolution of CH3NH3Pb(Br1-xClx)3 powders

DOI:10.1021/acs.cgd.8b01463 期刊:Crystal Growth & Design 出版年份:2018 更新时间:2025-09-04 15:30:14
摘要: Chemically tuned inorganic-organic hybrid halide perovskites based on bromide and chloride anions CH3NH3Pb(Br1-xClx)3 have been crystallized and investigated by synchrotron X-ray diffraction (SXRD), scanning electron microscopy and UV-vis spectroscopy. CH3NH3PbBr3 and CH3NH3PbCl3 experience successive phase transitions upon cooling, which are suppressed for intermediate compositions probably due to compositional disorder. For CH3NH3PbCl3 a transient phase, formerly described as tetragonal, was identified at 167.5 K; the analysis of SXRD data demonstrated that it is indeed orthorhombic, with space group Pnma, and a ≈ √2ap; b ≈ 2ap; c ≈ √2ap (ap is the ideal cubic perovskite unit-cell parameter). The band gap engineering brought about by the chemical management of CH3NH3Pb(Br1-xClx)3 perovskites can be controllably tuned: the gap progressively increases with the concentration of Cl ions from 2.2 to 2.9 eV, and shows a concomitant variation with the unit-cell parameters of the cubic phases at 295 K. This study provides an improved understanding of the structural and optical properties of the mixed CH3NH3Pb(Br1-xClx)3 perovskites.
作者: M.C. Alvarez-Galvan,J.A. Alonso,C.A. Lopez,E. Lopez-Linares,C. Contreras,M.J. Lázaro,F. Fauth,M.V. Martínez-Huerta
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To investigate the structural and optical properties of mixed organic-inorganic hybrid perovskites CH3NH3Pb(Br1-xClx)3 by combining synchrotron X-ray diffraction (SXRD), scanning electron microscopy (SEM) and UV-vis spectroscopic measurements.

The band gap of CH3NH3Pb(Br1-xClx)3 perovskites can be controllably tuned by varying the Cl content. The mixed-halide phases remain cubic down to 120 K, suggesting that halide disorder prevents the cooperative rearrangements needed for phase transitions. The increase in the band gap is closely correlated to the collapse of the lattice upon the incorporation of smaller Cl- anions.

The study is limited to the structural and optical properties of the mixed perovskites CH3NH3Pb(Br1-xClx)3. The phase transitions and band gap engineering are explored, but the practical applications in devices are not investigated.

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