atomki-mslab-logoatomki-mslab-logoatomki-mslab-logoatomki-mslab-logo
  • Kezdőlap
  • Kutatás
    • Irányvonalak
    • Együttműködések
    • Publikáció
      • Folyóirat publikáció
      • Szakmai előadás
      • Ismeretterjesztő előadás
      • Diplomamunkák, szak- és TDK-dolgozatok
      • Poszter
  • Laboratórium
    • Az ATOMKI-ról
    • Rólunk
    • Infrastruktúra
    • Munkatársak
    • Digitalizáció
    • Elnyert pályázatok
      • Gazdaságfejlesztési és Innovációs Operatív Program
      • Nemzeti Kulturális Alap
      • Új Nemzeti Kiválóság Program
      • Kooperatív Doktori Program
    • Díjak
    • Kapcsolat
  • Események

Perovszkit vékonyrétegek sugárzásdetektorként való alkalmazhatóságának vizsgálata

ÚNKP-20-3-II-DE-99

ÚJ NEMZETI KIVÁLÓSÁG PROGRAM PÁLYÁZAT

Pályázat azonosítója: ÚNKP-20-3-II-DE-99

Pályázat futamideje: 2020. szeptember 1. – 2021. január 31.

Pályázó PhD hallgató: Buga Csaba

Témavezető: Csík Attila

Szintetikus fém-halogenid perovszkitok egyedülálló optoelektronikai tulajdonságaiknak köszönhetően napjaink egyik legintenzívebben kutatott félvezető anyagcsoportja.

Az új-generációs fotovoltaikus és fotoemissziós eszközök funkcionális elemeinek szánt perovszkit kristályok fotokonverziós hatásfoka ma már összemérhető az általánosan használt sziliciumalapú napelemekével [1,2]. Nanokristályok formájában előállított perovszkit kristályok erős fotolumineszcenciát is mutatnak makroszkopikus alakjukkal szemben, ami további jelentős alkalmazási lehetőségeket tesz lehetővé. A nagy kvantumhatásfokú fotolumineszcenciájuk felfedezését követően csak az elmúlt 2-3 évben került előtérbe hasznosíthatóságuk nagyenergiájú fotonok (röntgen és gamma) detektálására. A szintetikus fém-halogenid perovszkitok általában csak nehéz elemeket tartalmaznak, így nagy a röntgenelnyelési képességük, valamint figyelembe véve a kristályszerkezetükből eredő különleges elektronikus viselkedésüket, mint pl. az elhanyagolható nem sugárzásos rekombináció vagy kristályhiba-tolerancia, szcintillációs detektorok és fotovoltaikus eszközök fejlesztésében nagy potenciállal rendelkeznek. Nehézelem-összetételüknek (pl. ólom), és így röntgensugárzásra való nagy érzékenységüknek köszönhetően például az orvosi képalkotásban használt detektorok fejlesztésében is jelentős szerephez juthatnak [3].

1. ábra. CsPbBr3 nanokrsitályok transzmissziós mikroszkóp felvétele.

Ólom alapú perovszkit nanokristályokkal (CsPbBr3) végzett első kísérleteink azt mutatták, hogy a nukleáris méréstechnikában legelterjedtebben használt CsI(Tl) szcintillátor kristályokkal felszerelt detektorokkal szemben a perovskit nanokristályok jelentősen gyorsabb, időzítésre alkalmasabb jel-alakkal rendelkeznek [4]. A kísérletekhez CsPbBr3 nanokrsitályokat (CPB) folyadékfázisú reakciók („hot injection”) útján állítottuk elő (1. ábra). A szuszpenziót üveglemezre kicseppentve a felületre rászáradt réteget Am-241 radioaktív forrásból származó 5486 keV-os a-részecskékkel sugároztuk be.

2. ábra. CsPbBr3 nanokristályok (fent) és egy CsI(Tl) szcintillátor (lent) fotolumineszcens jele.

Megállapítható volt (2. ábra), hogy a CsPbBr3 nanokristályokat is tartalmazó detektor rendszer jobb jel-alakkal rendelkezik a hagyományos szcintillátorokhoz képest. A mérhető jelek néhány nano-szekundumos fel- és lefutása lehetőséget biztosít ezen anyagok alkalmazására detektáló rendszerekben időzítő jelek forrásaként. Ugyanakkor az alkalmazhatóság szempontjából fontos a kontrollált vastagságú, folytonos réteg kialakítása, valamint ismerni kell a CPB-kristályokkal felépített érzékelők energiafüggését. Munkám folytatásaként vékonyrétegek előállítására alkalmas módszerek használatával („spin-coating, electrospray”) üveg hordozó felületén különböző vastagságú rétegeket hozok létre, vizsgálom a rétegek felületi morfológiáját, szerkezetét, különböző energiájú töltött részecskékkel történő besugárzás hatására adott válaszukat.

Célkitűzés

A tervezett kutatási program célkitűzése ólom-alapú perovszkit nanokristályok szintetizálása, valamint a perovszkit nanokristályokat tartalmazó szuszpenzió felhasználásával vékonyrétegek készítése üveg hordozón. A bevonatolt üveglemezek 200 keV-4 MeV energia tartományban történő besugárzása, a sugárzásindukált lumineszcencia mérése. A besugárzó energia szisztematikus változtatásával méréssorozatok elvégzése a perovszkit nanokristályok szcintillációs hatásfoka energia függésének megállapítására.

Irodalomjegyzék

[1] M. Green and A. Ho-Baillie, ACS Energy Letters 2 (2017) 822–830.
[2] H. Wei and J. Huang, Nature Communication 10 (2019) 1066.
[3] E. Graham, D. Gooding, J. Gruszko, C. Grant, B. Naranjoc and L. Winslow, Journal of Instrumentation 14 (2019) P11024.
[4] M. Hunyadi, Cs. Buga, L. Csige and A. Csík, Közlésre benyújtva az RSC Nanoscale folyóirathoz. [Charged-particle induced radioluminescence emitted by nanoclusters of lead-halide perovskite quantum dots]

Kapcsolódó weboldal: http://www.unkp.gov.hu/unkp-rol

Vissza az ÚNKP PÁLYÁZATOK aloldalra
Megosztás

Keresés

Kategóriák

  • Díjak
  • Diplomamunkák, szak- és TDK-dolgozatok
  • Ferenczi György Emlékdíj
  • Folyóirat publikáció
  • GINOP
  • Ipari megoldások
  • Ismeretterjesztő előadás
  • Kooperatív Doktori Program
  • Kultúra és oktatás
  • Kutatási irányvonal
  • Nanostruktúrák szintézise
  • Nemzeti Kulturális Alap
  • Orvosi implantátumok funkcionalizálása
  • Pályázatok
  • Poszter
  • Publikáció
  • Szakmai előadás
  • ÚNKP
  • Űrkutatás

Konzorciumi pályázat

Konzorcium vezető:
Debreceni Egyetem

Copyright © 2021 Atomki – Minden jog fenntartva!
  • No translations available for this page