zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2355Research ArticleСтатьиСинтез и оптические свойства квантовых точек перовскита, легированных ионами неодимаSynthesis and Optical Properties of Neodymium- Doped Perovskite Quantum DotsПшуковА. М.PshukovA. M.

Нальчик

Nalchik

КокоеваА. А.KokoevaA. A.

Нальчик

Nalchik

ПухаеваН. Е.PukhaevaN. E.

Нальчик; Дубна

Nalchik; Dubna

pukhaeva@jinr.ruКабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. БербековаРоссияKabardino-Balkarian State University named after H. M. BerbekovRussian FederationКабардино-Балкарский государственный университет им. Х. М. Бербекова; Объединенный институт ядерных исследованийРоссияKabardino-Balkarian State University named after H. M. Berbekov; Joint Institute for Nuclear ResearchRussian Federation202610092026933393399Copyright © Пшуков А.М., Кокоева А.А., Пухаева Н.Е., 20262026Пшуков А.М., Кокоева А.А., Пухаева Н.Е.Pshukov A.M., Kokoeva A.A., Pukhaeva N.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2355

   Синтезированы и исследованы коллоидные квантовые точки смешанно-галогенидного перовскита CsPb0.8Nd0.2BrCl2, содержащие ионы Nd3+. Нанокристаллы получены методом горячей инжекции с последующей очисткой и переводом в устойчивую органическую дисперсию, что обеспечило воспроизводимое формирование Nd-содержащих частиц и сохранение коллоидной стабильности. Показано, что образцы обладают интенсивной голубой фотолюминесценцией с максимумом вблизи 457—458 нм и узкой полосой излучения. По данным картирования возбуждение-эмиссия положение полосы люминесценции практически не изменяется при варьировании длины волны возбуждения, что указывает на относительную однородность излучающих состояний. Кинетика затухания описывается преимущественно моноэкспоненциальной зависимостью с характерным временем ≈6.7 нс, квантовый выход фотолюминесценции свидетельствует о достаточно высокой доле радиационной рекомбинации. Морфологический анализ, динамическое рассеяние света и энергодисперсионный рентгеновский анализ подтверждают формирование наноразмерных частиц, содержащих основные элементы исходного состава, включая неодим. Показано, что совместное хлоридное замещение и введение ионов Nd3+ является эффективным подходом к получению излучающих голубое свечение перовскитных нанокристаллов, перспективных для задач оптоэлектроники, фотоники и сцинтилляционных применений.

   Colloidal quantum dots of the mixed-halide perovskite CsPb0.8Nd0.2BrCl2 containing Nd3+ ions were synthesized and characterized. The nanocrystals were obtained by hot injection, followed by purification and transfer to a stable organic dispersion, which ensured the reproducible formation of Nd-containing particles and preserved colloidal stability. A comprehensive set of spectral and morphological studies revealed that the samples exhibit intense blue photoluminescence peaking at 457–458 nm and a narrow emission band. According to excitation-emission mapping, the position of the luminescence band remains virtually unchanged with varying excitation wavelength, indicating the relative homogeneity of the emitting states. The decay kinetics is described predominantly by a monoexponential dependence with a characteristic time of approximately 6.7 ns, and the photoluminescence quantum yield indicates a fairly high proportion of radiative recombination. Morphological analysis, DLS, and EDX mapping confirm the formation of nanoscale particles containing the main elements of the initial composition, including neodymium. It is shown that combined chloride substitution and the introduction of Nd³⁺ ions is an effective approach to obtaining blue-emitting perovskite nanocrystals, which are promising for optoelectronics, photonics, and scintillation applications.

перовскитные квантовые точкиCsPb0.8Nd0.2BrCl2ионы Nd3+голубая фотолюминесценцияквантовый выходкинетика затуханияperovskite quantum dotsCsPb0.8Nd0.2BrCl2Nd3+ ionsblue photoluminescencequantum yielddecay kineticsРабота выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект № 25-12-00322The work was supported by the Russian Science Foundation, project No. 25-12-00322ReferencesY. Zhou, J. Chen, O. M. Bakr, H.-T. Sun. Chem. Mater., 30 (2018) 6589—6613, doi: 10.1021/acs.chemmater.8b02989Y. Zhou, J. Chen, O. M. Bakr, H.-T. Sun. Chem. Mater., 30 (2018) 6589—6613, doi: 10.1021/acs.chemmater.8b02989W. Duan, L. Hu, W. Zhao, X. Zhang. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 33 (2022) 19019—19025, doi: 10.1007/s10854-022-08737-1W. Duan, L. Hu, W. Zhao, X. Zhang. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 33 (2022) 19019—19025, doi: 10.1007/s10854-022-08737-1T. Chiba, J. Sato, S. Ishikawa, Y. Takahashi, H. Ebe, S. Sumikoshi, S. Ohisa, J. Kido. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12 (2020) 53891—53898, doi: 10.1021/acsami.0c11736T. Chiba, J. Sato, S. Ishikawa, Y. Takahashi, H. Ebe, S. Sumikoshi, S. Ohisa, J. Kido. ACS Appl. Mater. Interfaces, 12 (2020) 53891—53898, doi: 10.1021/acsami.0c11736Y. Pan, Y. Zhang, W. Kang, N. Deng, Z. Yan, W. Sun, X. Kang, J. Ni. Mater. Adv., 3 (2022) 4053—4068, doi: 10.1039/D2MA00100DY. Pan, Y. Zhang, W. Kang, N. Deng, Z. Yan, W. Sun, X. Kang, J. Ni. Mater. Adv., 3 (2022) 4053—4068, doi: 10.1039/D2MA00100DJ. K. Ahn, S. Chebotaryov, J. H. Choi, S. Choi, W. Choi, Y. Choi, H. I. Jang, J. S. Jang, E. J. Jeon, I. S. Jeong, K. K. Joo, B. R. Kim, B. C. Kim, H. S. Kim, J. Y. Kim, S. B. Kim, S. H. Kim, S. Y. Kim, W. Kim, Y. D. Kim, J. Lee, J. K. Lee, I. T. Lim, K. J. Ma, M. Y. Pac, I. G. Park, J. S. Park, K. S. Park, J. W. Shin, K. Siyeon, B. S. Yang, I. S. Yeo, S. H. Yi, and I. Yu. Phys. Rev. Lett., 108 (2012) 191802, doi: 10.1103/PhysRevLett.108.191802J. K. Ahn, S. Chebotaryov, J. H. Choi, S. Choi, W. Choi, Y. Choi, H. I. Jang, J. S. Jang, E. J. Jeon, I. S. Jeong, K. K. Joo, B. R. Kim, B. C. Kim, H. S. Kim, J. Y. Kim, S. B. Kim, S. H. Kim, S. Y. Kim, W. Kim, Y. D. Kim, J. Lee, J. K. Lee, I. T. Lim, K. J. Ma, M. Y. Pac, I. G. Park, J. S. Park, K. S. Park, J. W. Shin, K. Siyeon, B. S. Yang, I. S. Yeo, S. H. Yi, and I. Yu. Phys. Rev. Lett., 108 (2012) 191802, doi: 10.1103/PhysRevLett.108.191802T. S. Bizyaeva, E. S. Nikolaeva, A. M. Pundikov. The Works VIAM, 10 (2023) 86—97, doi: 10.18577/2307-6046-2023-0-10-86-97.T. S. Bizyaeva, E. S. Nikolaeva, A. M. Pundikov. The Works VIAM, 10 (2023) 86—97, doi: 10.18577/2307-6046-2023-0-10-86-97.J. Shamsi, A.S. Urban, M. Imran, L. De Trizio, L. Manna. Chem. Rev., 119 (2019) 3296—3348, doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00644J. Shamsi, A.S. Urban, M. Imran, L. De Trizio, L. Manna. Chem. Rev., 119 (2019) 3296—3348, doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00644K. Wang, L. Zheng, T. Zhu, X. Yao, C. Yi, X. Zhang, Y. Cao, L. Liu, W. Hu, X. Gong. Nano Energy, 61 (2019) 352—360, doi: 10.1016/j.nanoen.2019.04.073K. Wang, L. Zheng, T. Zhu, X. Yao, C. Yi, X. Zhang, Y. Cao, L. Liu, W. Hu, X. Gong. Nano Energy, 61 (2019) 352—360, doi: 10.1016/j.nanoen.2019.04.073Y. Chen, S. Liu, N. Zhou, N. Li, H. Zhou, L.D. Sun, C.H. Yan. Progress Mater. Sci., 120 (2021) 100737, doi: 10.1016/j.pmatsci.2020.100737Y. Chen, S. Liu, N. Zhou, N. Li, H. Zhou, L.D. Sun, C.H. Yan. Progress Mater. Sci., 120 (2021) 100737, doi: 10.1016/j.pmatsci.2020.100737C. Collantes, W. Teixeira, V. Gonzalez-Pedro, M. J. Bañuls, Á. Maquieira. Appl. Mater. Today, 31 (2023) 101775, doi: 10.1016/j.apmt.2023.101775C. Collantes, W. Teixeira, V. Gonzalez-Pedro, M. J. Bañuls, Á. Maquieira. Appl. Mater. Today, 31 (2023) 101775, doi: 10.1016/j.apmt.2023.101775F. P. An, J. Z. Bai, A. B. Balantekin, H. R. Band, D. Beavis, et al. Phys. Rev. Lett., 108 (2012) 171803, doi: 10.1103/PhysRevLett.108.171803F. P. An, J. Z. Bai, A. B. Balantekin, H. R. Band, D. Beavis, et al. Phys. Rev. Lett., 108 (2012) 171803, doi: 10.1103/PhysRevLett.108.171803E. S. Ivanchikhina, A. M. Pundikov. Cond. Media and Interfacial Boundaries, 25 (2023) 519—528, doi: 10.17308/kcmf.2023.25/11623E. S. Ivanchikhina, A. M. Pundikov. Cond. Media and Interfacial Boundaries, 25 (2023) 519—528, doi: 10.17308/kcmf.2023.25/11623

The authors declare that there are no conflicts of interest present.