Sintesis Kristal Tunggal Perovskite MAPbBr3 Menggunakan Metode Inverse Temperature Crystallization untuk Aplikasi Fotodetektor Sinar-X
Abstract
Metilamonium timbal tri-bromid (MAPbBr3) merupakan material perovskite logam halida yang umum untuk digunakan untuk aplikasi fotodetektor sinar-X. Namun, material ini memiliki resistivitas yang tinggi dikarenakan densitas cacat kristal yang besar yang diakibatkan oleh bentuknya yang polikristal. Oleh karena itu, material perovskite logam halida dibuat dalam bentuk kristal tunggal untuk menghasilkan densitas cacat kristal yang rendah sehingga mampu meningkatkan nilai mobilitas dan lifetime muatan pembawa. Masalah lain dalam pembuatan kristal tunggal perovskite MAPbBr3 adalah ukuran dimensi kristal yang kecil, yaitu kurang dari 1 cm2, sehingga kurang cocok untuk aplikasi fotodetektor dalam konfigurasi flat-panel. Dalam penelitian ini, dilakukan sintesis kristal perovskite MAPbBr3 menggunakan metode Inverse Temperature Crystallization (ITC). Prekursor larutan MAPbBr3 dibuat dengan variasi rasio molar MABr:PbBr2 dan volume larutan prekursor. Pada metode ITC, laju kenaikan suhu divariasikan untuk mengontrol laju penumbuhan kristal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ukuran atau dimensi kristal yang disintesis dengan metode ITC ditentukan oleh laju kenaikan suhu. Semakin lambat laju kenaikan suhu, semakin besar ukuran kristal yang dihasilkan. Ukuran kristal MAPbBr3 terbesar yang telah berhasil dibuat dengan metode ITC adalah yang dibuat dengan rasio MABr: PbBr2 (1,25:1) dengan laju kenaikan suhu /8 jam untuk volume larutan prekursor 3 mL. Hasil karakterisasi XRD menunjukkan bahwa kristal perovskite MAPbBr3 berbentuk kubik dengan konstanta kisi 5,99 Å. Puncak-puncak difraksi bidang kristal yang dihasilkan adalah (100), (200), (300) dan (400), yang menunjukan bahwa kristal MAPbBr3 berbentuk kristal tunggal, dengan orientasi bidang kristal dalam sumbu-x.
Full Text:
PDF (Bahasa Indonesia)References
H. Zhang, F. Wang, Y. Lu, Q. Sun, Y. Xu, B.-B. Zhang, W. Jie and M. G. Kanatzidis, “High-sensitivity X-ray detectors based on solution-grown caesium lead bromide single crystals”, J. Mater. Chem. C Vol. 8 (2020), 1248−1256.
H. Wei, Y. Fang, P. Mulligan, W. Chuirazzi, H.-H. Fang, C. Wang, B. R. Ecker, Y. Gao, M. A. Loi, L. Cao and J. Huang, “Sensitive X-ray detectors made of methylammonium lead tribromide perovskite single crystals”, Nat. Photon. Vol. 10 (2016), 333−340.
Q. Wang, X. Zeng, Y. Deng, J. Zhao, Z. Chen and J. Huang, “Stabilizing the-phase of CsPbI3 perovskite by sulfobetaine zwitterions in one-step spin coating films”, Joule Vol. 1 (2017), 371–382.
Q. Hu, H. Wu, J. Sun, D. Yan, Y. Gao and J. Yang ,”Large-area perovskite nanowire arrays fabricated by large-scale roll-to-roll micro-gravure printing and doctor blading”, Nanoscale Vol. 8 (2016), 5350−5357.
C.‐W. Chen, H.‐W. Kang, S.‐Y. Hsiao, P.‐F. Yang, K.‐M. Chiang and H.‐W. Lin, “Efficient and uniform planar-type perovskite solar cells by simple sequential vacuum deposition”, Adv. Mater. Vol. 26 (2014), 6647−6652.
Q. Jiang, Y. Zhao, X. Zhang, X. Yang, Y. Chen, Z. Chu, Q. Ye, X. Li, Z. Yin and J. You, “Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells”, Nat. Photon. Vol. 13 (2019), 460−466.
Y. Bai, Y. Lin, L. Ren, X. Shi, E.a Strounina, Y. Deng, Q. Wang, Y. Fang, X. Zheng, Y. Lin, Z.-G. Chen, Y. Du, L. Wang and J. Huang, “Oligomeric silica-wrapped perovskites enable synchronous defect passivation and grain stabilization for efficient and stable perovskite photovoltaics”, ACS Energy Lett. Vol. 4 (2019), 1231−1240.
X. Cheng, S. Yang, B. Cao, X. Tao and Z. Chen, “Single crystal perovskite solar cells: Development and perspectives”, Adv. Funct. Mater. Vol 30 (2020), 1905021 (20 Halaman).
J. Ding, S. Du, T. Zhou, Y. Yuan, X. Cheng, L. Jing, Q. Yao, J. Zhang, Q. He, H. Cui, X. Zhan and H. Sun, “Cesium decreases defect density and enhances optoelectronic properties of mixed MA1−XCsXPbBr3 single crystal”, J. Phys. Chem C Vol. 123 (2019), 14969−14975.
G. Maculan, A. D. Sheikh, A. L. Abdelhady, M. I. Saidaminov, M. A. Haque, B. Murali, E. Alarousu, O. F. Mohammed, T. Wu and O. M. Bakr, ”CH3NH3PbCl3 single crystals: Inverse temperature crystallization and visible-blind UV-photodetector”, J. Phys. Chem. Lett. Vol. 6 (2015), 3781–3786.
Y. Liu, Z. Yang, D. Cui, X. ren, J. Sun, X. Liu, J. Zhang, Wei, H. fan, F. Yu, C. Zhao and S. Lie, “Two-inch-sized perovskite CH3NH3PbX3 (X = Cl, Br, I) crystals: Growth and characterization”, Adv. Mater. Vol. 27 (2015), 5176−5183.
Y. Su, W. Ma and Y. Yang, “Perovskite semiconductors for direct X-ray detection and imaging”, J. Semicond. Vol. 41 (2020), 051204 (10 Halaman).
S. Arya, P. Mahajan, R. Gupta, R. Srivastava, N. K. Tailor, S. Satapathi, R. R. Sumathi, R. Datt and V. Gupta, “A comprehensive review on synthesis and applications of single crystal perovskite halides”, Prog. Solid State Chem. Vol. 60 (2020), 100286 (35 Halaman).
S. -S. Rong, M. B. faheem and Y.-B. Li, “Perovskite single crystals:Synthesis, properties and applications”, J. Electron. Sci. Technol. (2021), 100081 (18 Halaman)
Y. Liu, Y. Zhang, Z. Yang, J. Fang, Z. Xu, Q. Li, M. Hu, H. Ye, X. Zhang, M. Liu, K. Zhao and S. Liu, “Low-temperature-gradient crystallization for multi-inch high-quality perovskite single crystals for record performance photodetectors”, Mater. Today Vo. 22 (2018), 67−75.
Y.-C. Liu, Y.-X. Zhang, K. Zhao, Z. Yang, J. Feng, X. Zhang, K. Wang, L. Meng, H. Ye, M. Liu and S. Liu, “A 1300 mm2 ultrahigh-performance digital imaging assembly using high-quality perovskite single crystals”, Adv. Mater. Vol. 30 (2018), 1707314 (11 Halaman).
R. M. Muslimawati, Setianto, M. Manawan and A. Bahtiar, “Synthesis of single crystal perovskite MAPbBr3 by using anti-solvent vapor-assisted crystallization method for x-ray photodetector application”, Journal of Physics: Conference Series (2021), submitted.
DOI: https://doi.org/10.24198/jiif.v6i1.36280
Refbacks
- There are currently no refbacks.
