Tailoring Stability and Recombination Through Dimensional Design of Halide Perovskites Enabling Robust Optoelectronic Devices

Promovendus/a: Liam Van Gaal

Promotor(en): Prof. dr. Elke Debroye

Stel je materialen voor die elektriciteit met opmerkelijke efficiëntie kunnen omzetten in licht, of zonlicht kunnen omzetten in energie via eenvoudige en goedkope productiemethoden. Metaalhalideperovskieten zijn een nieuwe familie van materialen die precies dat mogelijk maken. In het afgelopen decennium hebben ze enorme aandacht gekregen omdat ze gemakkelijk te maken zijn, zeer efficiënt werken en afgestemd kunnen worden om verschillende kleuren licht uit te zenden of te absorberen. Daardoor zijn ze veelbelovend voor een nieuwe generatie leds, zonnecellen en lichtsensoren.

Ondanks hun indrukwekkende prestaties in het lab staan deze materialen nog voor belangrijke uitdagingen. Apparaten op basis van perovskieten degraderen vaak te snel, en een deel van de elektrische energie gaat verloren voordat die wordt omgezet in bruikbaar licht of elektriciteit. Om deze materialen dichter bij praktische toepassingen te brengen, moeten we beter begrijpen waarom deze verliezen optreden en hoe we ze kunnen voorkomen.

Dit doctoraatsonderzoek richt zich op het controleren van de interne structuur van perovskieten op nanoschaal; in het bijzonder op hoe hun “dimensionele karakter” (of hun kristalstructuur zich meer gedraagt als een driedimensionaal netwerk, dunne plaatachtige lagen, draden, …) zowel hun stabiliteit als de manier waarop elektrische ladingen recombineren om licht te produceren beïnvloedt. Door perovskieten met verschillende structuren zorgvuldig te ontwerpen en te synthetiseren, en hun gedrag te bestuderen met geavanceerde spectroscopische technieken, toont dit werk aan hoe structureel ontwerp kan worden ingezet om energieverliezen te verminderen en de langetermijnstabiliteit te verbeteren.

De inzichten uit deze thesis bieden duidelijke richtlijnen voor het ontwerpen van duurzamere en efficiëntere perovskietmaterialen, en brengen ons zo een stap dichter bij robuuste, hoogwaardige opto-elektronische toepassingen voor dagelijks gebruik.