perovskitetyyppisiä

Perovskite-tyyppiset materiaalit ovat kristalleja, joiden kiderakenne muistuttaa luonnonperovskite CaTiO3:aa. Yleensä niillä on ABX3-kaava: A on suuri kationi, B pienempi kationi ja X on oksidi (O2−) tai halidi (I−, Br−, Cl−). Oksidiperovskiteissa X on O2−; halidiperovskiteissa X on halidi ja A sekä B voivat olla sekä orgaanisia että epäorgaanisia kationeja (esim. Cs+, MA+, FA+).

Rakenne: B-kationi muodostaa BO6-oktadreenia, jota ympäröivät X-ionit; A-kationi mahtuu näiden oktaedrien väliin. Rakenne on joustava, mikä mahdollistaa erilaisten kemiallisten komponenttien korvaamisen ja siten laajat sähköiset, optiset sekä mahdolliset magneettiset ominaisuudet. Oxidiperovskiteilla esiintyy usein ferroeettistä tai dielektristä käyttäytymistä, kun taas halide-perovskiteilla korostuu vahva valon absorptio ja korkea elektronien liikkuvuus, mikä tekee niistä erityisen kiinnostavia optoelektroniikassa.

Sovellukset: perovskite-tyyppisiä materiaaleja tutkitaan laajalti aurinkokennoissa, LED-valaistuslaitteissa, valodetektoreissa sekä katalyyttisissä ja fotokemiallisissa sovelluksissa. Eräät järjestelmät yhdistävät orgaanisia ja epäorgaanisia komponentteja, mikä mahdollistaa kustannustehokkaat valmistusmenetelmät ja muunneltavat rakenteet.

Haasteet: suurimmat tutkimusaiheet liittyvät stabiilisuuteen kosteudelle, hapelle ja korkeille lämpötiloille sekä ympäristöturvallisuuteen Pb-pitoisuuksista joissakin halide-perovskiteissa. Tutkimus etenee Pb-vapaiden vaihtoehtojen sekä 2D- ja sekoitettyjen kationien perovskiteiden parissa kohti kestävämpiä ratkaisuja.