Banca de DEFESA: ARIANY BONADIO

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ARIANY BONADIO
DATA : 06/11/2023
HORA: 13:30
LOCAL: Santo André
TÍTULO:

Avanços em perovskitas híbridas de haleto: controle de fase estrutural, alterações na dimensionalidade/morfologia e integração de perovskita 2D para aplicações em células solares

PÁGINAS: 120
RESUMO:

O iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI₃) é um importante material semicondutor captador de luz com excelentes propriedades ópticas e eletrônicas para ser utilizado em diversos dispositivos optoeletrônicos. Trabalhamos em três aspectos científicos importantes envolvendo MAPbI₃: (1) o estudo da transição de fase estrutural da perovskita MAPbI₃ tridimensional (3D) e a estabilização da fase cúbica em temperatura ambiente; (2) o processo de dissolução-recristalização assistido por água de MAPbI₃ envolvendo mudança na morfologia/dimensionalidade e também uma estratégia de dopagem magnética; e (3) o estudo de perovskitas bidimensionais (2D) e sua aplicação em dispositivos de células solares à base de perovskita. Primeiro, produzimos MAPbI₃ utilizando um método de solução simples. Medidas de resistividade elétrica sugerem que o mecanismo de condução em perovskitas é governado por espécies eletrônicas e iônicas mistas, incluindo iodo intersticial ou impurezas de hidrogênio intersticial. Para abordar o desafio dos portadores de carga eletrônica-iônica mista que podem levar à degradação do material, sugeriu-se uma estratégia para deslocar a transição de fase estrutural e estabilizar a fase cúbica de alta simetria em temperatura ambiente por meio de um longo tratamento térmico. As moléculas orgânicas desordenadas de alta entropia são “congeladas” e se tornam cineticamente aprisionadas na fase cúbica até a temperatura ambiente. Nós propomos um novo diagrama de fases para esse sistema importante que combina diferentes fases estruturais em função da temperatura com o tempo de tratamento térmico para MAPbI₃. Nossos resultados proporcionam uma oportunidade única para avaliar as propriedades físicas das fases cúbica e tetragonal do MAPbI₃ à mesma temperatura, eliminando os efeitos dos fônons. Além da resistividade elétrica mais alta, a fase cúbica da perovskita apresenta um tempo de vida de portador de carga mais rápido do que a fase tetragonal e a fotoluminescência é parcialmente suprimida, apontando para um aumento na recombinação não radiativa assistida por armadilhas.

            Em seguida, estudamos o processo de dissolução-recristalização do MAPbI₃ que leva à conversão de uma morfologia em forma de cubo (3D) para uma morfologia em forma de microfio (1D). Microfios monohidratados 1D são formados primeiro durante esse processo e apresentam uma estrutura monoclínica com cadeias 1D de octaedros [PbI₆]^4-. É importante destacar que esses microfios podem ser revertidos para a estrutura cristalina MAPbI₃ por meio de tratamento térmico ou em atmosfera evacuada. As cadeias 1D são formadas pelos íons iodeto compartilhados pelas arestas dos octaedros [PbI₆]^4- e são estabilizadas pela presença de água e MA (metilamônio), formando grandes canais entre as cadeias. Utilizamos esse processo inovador de automontagem como uma estratégia para introduzir íons magnéticos Fe³⁺/Fe²⁺ na estrutura da perovskita, gerando novas possibilidades para a dopagem e aplicações potenciais em dispositivos magnéticos/semicondutores. A partir de cálculos de primeiros princípios, determinamos que os íons Fe²⁺ estão localizados no sítio intersticial, enquanto os íons Fe³⁺ são substitucionais nos sítios de Pb. A alta mobilidade e a constante dielétrica estática alcançadas pelos portadores de carga fotogerados no MAPbI₃ são suprimidas com a dopagem de Fe. Esses resultados são discutidos com base em um processo de recombinação não radiativa assistida por fônons que é ativado pela inclusão dos íons Fe, levando a uma diminuição do pico de emissão de fotoluminescência.

            Por último, o estudo se estende à síntese de perovskitas bidimensionais (2D) altamente estáveis contendo ligantes π-conjugados e sua influência em heteroestruturas de perovskitas 2D/3D, especialmente para aplicações em células solares de perovskita. Uma nova perovskita 2D, (TP-TEA)₂MA_n-1Pb_nI_3n+1, é sintetizada usando a molécula π-conjugada tieno-pirrol como ligante. Esse novo ligante melhora a estabilidade das perovskitas 2D, oferecendo proteção de longo prazo contra a mobilidade iônica e umidade. Também fabricamos heteroestruturas 2D/3D, demonstrando uma transferência de carga mais eficiente na interface e taxas reduzidas de recombinação não radiativa, podendo aumentar a estabilidade e o desempenho das células solares de perovskita.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - Interno ao Programa - 2605463 - JOSE ANTONIO SOUZA
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 1939561 - FERNANDO HEERING BARTOLONI
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 1652541 - LETICIE MENDONCA FERREIRA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - ADILSON JESUS APARECIDO DE OLIVEIRA
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - CARLOS FREDERICO DE OLIVEIRA GRAEFF - UNESP
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1544341 - WENDEL ANDRADE ALVES
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1671275 - DERVAL DOS SANTOS ROSA
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1671688 - ANDRE SARTO POLO
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 3066318 - JULIAN ANDRES MUNEVAR CAGIGAS
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - MARCELOS LIMA PERES - UNIFEI - UNI