Making connections – A study of electrode materials for single CsPbBr3 nanowire devices
(2025) FYSM64 20251Department of Physics
Synchrotron Radiation Research
- Abstract
- The last decade and a half has seen intense research efforts into metal-halide perovskite (MHP) materials, as researchers have come to appreciate their excellent photo-electrical properties such as good radiative recombination rates and light absorption. As part of these efforts MHP-devices of different morphologies have been developed. Notably the enhanced nanophotonic effects of nanowire (NW) morphologies have led researchers to consider MHP NWs as a suitable structure for optoelectronic devices. The inherent susceptibility of MHP-materials to a variety of degradation pathways does place limitations on what techniques are appropriate for fabricating devices, however, including on the ability to introduce dopants in order to create... (More)
- The last decade and a half has seen intense research efforts into metal-halide perovskite (MHP) materials, as researchers have come to appreciate their excellent photo-electrical properties such as good radiative recombination rates and light absorption. As part of these efforts MHP-devices of different morphologies have been developed. Notably the enhanced nanophotonic effects of nanowire (NW) morphologies have led researchers to consider MHP NWs as a suitable structure for optoelectronic devices. The inherent susceptibility of MHP-materials to a variety of degradation pathways does place limitations on what techniques are appropriate for fabricating devices, however, including on the ability to introduce dopants in order to create heterostructures. This places greater emphasis on the importance of finding suitable contact materials in order to create efficient devices. This report, building upon previous research into single CsPbBr3 NWs, provides an overview of the performance of single NW devices fabricated with Ti, Ag, TiO2 and Pd, with the goal of evaluating the suitability of these materials for use as contacts in single NW devices. These results in particular highlight Pd as a suitable contact material, since it minimizes the otherwise ubiquitous hysteresis observed in MHP-materials and shows very linear I-V characteristics under illumination, suggesting that it forms a more ohmic contact than other materials. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Vår moderna värld är på många sätt och vis byggda på datorer, som möjliggör allt från kommunikation, ekonomiska transaktioner och underhållning. Dessa datorer bygger i sin tur på transistorer, halvledarkomponenterna som möjliggör de otaliga beräkningar per sekund som en modern dator utför. Våra vardagliga interaktioner med dessa datorer och mycket annat bygger dock på en annan sorts komponenter, nämligen optoelektroniska komponenter. Optoelektroniska komponenter omvandlar elektrisk ström till ljus, eller vice versa. Lysdioder (LED-er) i TV-apparater och dator-och telefonskärmar, och solpaneler för att genera ström är två exempel på optoelektroniska komponenter som redan idag spelar en stor roll för vår vardag. Forskare söker därför... (More)
- Vår moderna värld är på många sätt och vis byggda på datorer, som möjliggör allt från kommunikation, ekonomiska transaktioner och underhållning. Dessa datorer bygger i sin tur på transistorer, halvledarkomponenterna som möjliggör de otaliga beräkningar per sekund som en modern dator utför. Våra vardagliga interaktioner med dessa datorer och mycket annat bygger dock på en annan sorts komponenter, nämligen optoelektroniska komponenter. Optoelektroniska komponenter omvandlar elektrisk ström till ljus, eller vice versa. Lysdioder (LED-er) i TV-apparater och dator-och telefonskärmar, och solpaneler för att genera ström är två exempel på optoelektroniska komponenter som redan idag spelar en stor roll för vår vardag. Forskare söker därför konstant efter sätt att utveckla nya, bättre och mer effektiva komponenter, och ett sätt att göra detta på är att hitta nya, bättre material eller kombinationer av material. Ett sådant material är metall-halid perovskiter (MHP), en klass av material som kännetecknas av sin karaktäristiska kristallstruktur. Den här strukturen gör att dessa material lättare kan absorbera ljus och omvandla det till laddningsbärare inuti materialen, och gör även så att dessa laddningsbärare lätt kan röra sig genom dem. För att konstruera effektiva komponenter krävs dock sätt att styra i vilka riktningar dessa laddningsbärare kan färdas i, så att man antingen kan skilja två laddningsbärare åt efter att de skapats av ljus (solceller), eller föra två laddningsbärare samman för att de ska slås ihop och avge ljus (lysdiod). Vanligtvis åstadkoms detta genom att på kontrollerat sätt introducera olika orenheter till olika delar av materialet genom s.k. doping, men här medför dock MHP-material vissa svårigheter. Kristallstrukturen som ger upphov till deras fördelaktiga optoelektroniska egenskaper även begränsar i vilka tillverkningsprocesser som kan användas, vilket gör doping svårt. Ett alternativ till doping kan vara att hitta bra kontaktmaterial, som bara låter positiva eller negativa laddningsbärare korsa över till eller från MHP-materialet. På så vis skulle man kunna uppnå laddnings-separation som i solceller, eller sammanslagning och ljusemission som i lysdioder. I dessa experiment har kontakter av olika material applicerats på nanotrådar, vars diameter motsvarar drygt en tusendel av ett hårstrås, av MHP-materialet CsPbBr3. För att utvärdera materialens lämplighet genomfördes elektriska mätningar, och av de material som prövades stod palladium ut som särskilt lämpligt, sannolikt på grund av att palladium och CsPbBr3 delar vissa likheter i deras så kallade bandstrukturer, det vill säga vilka energier laddningsbärare har när de färdas genom dem. Detta kan leda till att nya, effektiva lysdioder och solceller kan tas fram som drar nytta av MHP-materialens goda egenskaper. Ett möjligt tillämpningsområde för dessa är solceller på satelliter och andra rymdfarkoster eftersom MHP-material visat sig särskilt tåliga mot strålning som annars skadar komponenter. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9210739
- author
- Larsson, Jesper LU
- supervisor
-
- Jesper Wallentin LU
- Nils Lamers LU
- organization
- course
- FYSM64 20251
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Materials Science, Perovskites, Metal Halide Perovskites, Nanowires, Nanowire devices, Electrode materials
- language
- English
- id
- 9210739
- date added to LUP
- 2025-09-01 14:52:25
- date last changed
- 2025-09-01 14:52:25
@misc{9210739,
abstract = {{The last decade and a half has seen intense research efforts into metal-halide perovskite (MHP) materials, as researchers have come to appreciate their excellent photo-electrical properties such as good radiative recombination rates and light absorption. As part of these efforts MHP-devices of different morphologies have been developed. Notably the enhanced nanophotonic effects of nanowire (NW) morphologies have led researchers to consider MHP NWs as a suitable structure for optoelectronic devices. The inherent susceptibility of MHP-materials to a variety of degradation pathways does place limitations on what techniques are appropriate for fabricating devices, however, including on the ability to introduce dopants in order to create heterostructures. This places greater emphasis on the importance of finding suitable contact materials in order to create efficient devices. This report, building upon previous research into single CsPbBr3 NWs, provides an overview of the performance of single NW devices fabricated with Ti, Ag, TiO2 and Pd, with the goal of evaluating the suitability of these materials for use as contacts in single NW devices. These results in particular highlight Pd as a suitable contact material, since it minimizes the otherwise ubiquitous hysteresis observed in MHP-materials and shows very linear I-V characteristics under illumination, suggesting that it forms a more ohmic contact than other materials.}},
author = {{Larsson, Jesper}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Making connections – A study of electrode materials for single CsPbBr3 nanowire devices}},
year = {{2025}},
}