Изменение люминесценции тонких нанокристаллических пленок перовскита CsPbBr$_3$ в ходе реакции анионного обмена in situ

Полупроводниковые нанокристаллы со структурой перовскита (ПНК) состава CsPbХ$_3$, где X – галогенид-анион, в настоящее время являются перспективными материалами для применения в широком круге оптоэлектронных устройств. Одной из ключевых задач, решение которой может приблизить применение этих материалов на практике, является разработка методов изготовления стабильных тонких пленок ПНК с возможностью тонкой подстройки их длины волны фотолюминесценции. Ширина запрещенной зоны ПНК CsPbХ$_3$ и, следовательно, положение максимума их фотолюминесценции в наибольшей степени определяется их химическим составом. Варьирование состава ПНК непосредственно во время синтеза или путем постсинтетической обработки в растворе позволяет получать материалы типа CsPbBr$_{(3-x)}$I$_x$ и CsPbBr$_{(3-y)}$Cl$_y$ с фотолюминесценцией во всем видимом диапазоне оптического спектра. Кроме того, такие ПНК смешанного состава обладают более высокой структурной стабильностью по сравнению с ПНК состава CsPbCl$_3$ и CsPbI$_3$. Описанные в литературе ионообменные реакции в растворе обычно протекают спонтанно, и являются контролируемыми лишь в малой степени. В работе предложен метод проведения реакций анионного обмена непосредственно на сформированной тонкой пленке ПНК CsPbBr$_3$, помещенных в матрицу сополимера метил- и лаурилметакрилата. Рассмотрены обменные реакции с октадециламмоний иодидом и PbI$_2$, в результате которых было достигнуто смещение максимумов фотолюминесценции композитных тонких пленок в длинноволновую область на 130 и 137 nm за 15 и 6 min соответственно. Наконец, в работе продемонстрирована возможность проведения реакции ионного обмена на многослойной структуре, имитирующей реальную структуру светодиода на основе ПНК.