Details

Работа посвящена исследованию механических свойств наночастиц галогенидных перовскитов, обладающих перспективными оптоэлектронными характеристиками. Особое внимание уделено определению модуля Юнга, как одного из ключевых параметров, влияющих на устойчивость наноматериалов в гибких фотовольтаических структурах. В ходе работы проведён анализ актуальных литературных данных по структуре, фазовым переходам и механическим свойствам перовскитов. Исследуемые наночастицы были синтезированы в лаборатории НИУ ИТМО и охарактеризованы методами атомно-силовой микроскопии и Рамановской спектроскопии. Силовые (нагрузочные) кривые были сняты в режиме силовой спектроскопии. Для расчёта модуля Юнга использовалась модель одноосного сжатия и наноиндентации. С целью повышения точности оценки механических характеристик построена трёхмерная численная модель в COMSOL Multiphysics, учитывающая реальные геометрические параметры зонда и наночастиц, а также условия нагружения. Полученные расчёты показали, что значения модуля Юнга, полученные с использованием модели одноосного сжатия, на порядок ниже литературных данных, что объясняется влиянием геометрических и контактных факторов, не учитываемых при анализе  силовых кривых. Показана применимость численного моделирования для корректной интерпретации экспериментальных данных и более точной оценки упругих свойств наноматериалов. Полученные результаты могут быть использованы при разработке надёжных и стабильных тонкоплёночных фотовольтаических устройств нового поколения.

The paper is devoted to the study of mechanical properties of nanoparticles of halide perovskites with promising optoelectronic characteristics. Special attention is paid to determining the Youngs modulus as one of the key parameters affecting the stability of nanomaterials in flexible photovoltaic structures. The current literature data on the structure, phase transitions, and mechanical properties of perovskites are analyzed. The nanoparticles under study were synthe-sized in the ITMO laboratory and characterized by atomic force microscopy and Raman spectroscopy. The force curves were taken in the force spectroscopy mode. A model of uniaxial compression and nanoindentation was used to calculate the Youngs modulus. To improve the accuracy of estimating mechanical characteristics, a three-dimensional numerical model was constructed in COMSOL Multiphysics, which considers the real geometric parameters of the probe and nanoparticles, as well as the loading conditions. The calculations obtained showed that the values of the Youngs modulus obtained experimentally are an order of magnitude lower than the literature data, which is explained by the influence of geometric and contact factors that are not considered in the analysis of DFL curves. The applicability of numerical modeling for the correct interpretation of ex-perimental data and a more accurate assessment of the elastic properties of nano-materials is shown. The results obtained can be used in the development of reliable and stable thin-film photovoltaic devices of a new generation.