Перовскиты продемонстрировали сверхбыстрые квантовые свойства в новом исследовании

Плёнки FAPbI₃, полученные методом испарения, демонстрируют хорошее качество. Автор: arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.13609

Галогенидные перовскиты, уже являющиеся объектом интенсивных исследований в области создания эффективных и недорогих солнечных элементов, как выяснилось, способны работать со светом быстрее, чем большинство коммерческих полупроводников.

Новая статья, опубликованная в журнале Nature Nanotechnology, сообщает о квантовых переходных процессах длительностью порядка ~2 пикосекунд при низких температурах в объёмных плёнках формиадиния свинца иодида, выращенных с помощью масштабируемых методов из раствора или пара. Такой сверхбыстрый временной масштаб указывает на возможность использования в высокоскоростных источниках света и других фотонных компонентах. Ключевым моментом является то, что эти эффекты наблюдаются в плёнках, изготовленных с помощью масштабируемых процессов, а не специализированного выращивания в лабораторных условиях, что предполагает практичный и доступный путь для разработки сверхбыстрых квантовых технологий.

«Перовскиты продолжают нас удивлять», — сказал профессор Сэм Странкс, руководивший исследованием. — «Это открытие показывает, как их интригующая наномасштабная структура порождает внутренние квантовые свойства, которые могут быть использованы в будущих фотонных технологиях».

Ведущие авторы статьи из исследовательской группы профессора Странкса по спектроскопии оптоэлектронных материалов и устройств, постдокторант доктор Дэнъян Го и аспирант Том Селби, сочетали методы сверхбыстрой спектроскопии с оптической и электронной микроскопией, чтобы точно определить происхождение эффекта. Команда приписывает быстрое излучение квантовому туннелированию в упорядоченных сверхрешётках из нанодоменов — чередующихся структурных областей внутри материала, которые создают условия для очень быстрой излучательной рекомбинации.

Доктор Го отметил: «Наблюдать эти сверхбыстрые эффекты в масштабируемых плёнках очень захватывающе. Это показывает, что перовскиты могут предложить даже больше, чем мы осознавали, помимо оптимизации солнечных элементов».

Селби добавил: «Возможность проследить связь между излучением и структурой стала откровением — действительно захватывающе думать о потенциале, к которому может привести это исследование».

Исследование подчёркивает как возможности, так и необходимость осторожности. Сверхбыстрые переходные процессы указывают на потенциальные применения — например, сверхбыстрые излучатели или повышение точности измерений. Однако измерения проводились при низкой температуре, и в статье не сообщается о работе при комнатной температуре или о таких метриках квантовой оптики, как чистота одиночных фотонов или их неразличимость. Тем не менее, работа дополнительно демонстрирует многогранный потенциал галогенидных перовскитов.

Больше информации: Picosecond quantum transients in halide perovskite nanodomain superlattices, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-02036-6. На arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.13609

Источник: University of Cambridge