Details

Работа посвящена разработке метода получения композитных плёнок бромида метиламмония-свинца MAPbBr₃ в металлорганическом каркасе (Pb-МОК) с периодичной резонансной наноструктурой и исследованию их оптического отклика. Целью работы являлась разработка метода фабрикации таких плёнок с наноструктурой, формируемой нанопечатью, и установление степени совпадения резонансных мод решётки с полосой фотолюминесценции перовскита. Нанопорошок каркаса Pb-MOК получали сонохимическим методом. Композитные плёнки изготавливали одностадийным спин-коатингом из раствора Pb-MOК и MABr в диметилсульфоксиде. Периодичную наноструктуру формировали методом нанопечати эластомерным штампом. Структуру и оптические свойства исследовали методами атомно-силовой микроскопии, фотолюминесцентной спектроскопии и спектроскопии с угловым разрешением. В результате во всех полученных образцах в спектроскопии с угловым разрешением зарегистрированы дисперсионные резонансные моды, что подтверждает возможность формирования резонансной наноструктуры в композитной плёнке методом нанопечати. Установлено, что контраст моды определяется глубиной отпечатанного рельефа, а её спектральное положение — точностью периода решётки; достигнуто совпадение моды с максимумом фотолюминесценции перовскита (≈ 525 нм). Результаты могут быть использованы при разработке источников излучения с управляемой направленностью и низким порогом генерации на основе стабилизированных перовскитов. Основным направлением дальнейшей работы является устранение смещения штампа при печати для прецизионного совмещения резонанса с полосой эмиссии.

The work is devoted to the development of a method for producing composite films of methylammonium lead bromide MAPbBr₃ in a metal-organic framework (Pb-MOF) bearing a periodic resonant nanostructure, and to the investigation of their optical response. The aim was to develop a fabrication route for such films with a nanostructure formed by nanoimprinting, and to establish the overlap between the resonant grating modes and the photoluminescence band of the perovskite. The Pb-MOF nanopowder was obtained by a sonochemical method. Composite films were produced by single-step spin-coating from a solution of Pb-MOF and MABr in dimethyl sulfoxide. The periodic nanostructure was formed by nanoimprinting with an elastomer stamp. The structure and optical properties were studied by atomic force microscopy, photoluminescence spectroscopy and angle-resolved spectroscopy. In all samples, dispersive resonant modes were registered by angle-resolved spectroscopy, confirming the possibility of forming a resonant nanostructure in a composite film by nanoimprinting. The mode contrast is governed by the depth of the imprinted relief, and its spectral position by the accuracy of the grating period; an overlap of the mode with the photoluminescence maximum of the perovskite (≈ 525 nm) was achieved. The results can be applied to the development of light sources with controlled directionality based on stabilized perovskites.