Síntese e propriedades ópticas de cristais CsPb₂Br₅

dc.creatorIsadora Costa Coppo
dc.date.accessioned2025-12-05T13:02:02Z
dc.date.issued2025-10-10
dc.description.abstractCsPb2Br5 is an inorganic halide with chemical formula AB2X5, conmonly known as "2D perovskite". In recent years, low-dimensional perovskite-related structures gained attention in the scientific community due to its interesting photoluminescense properties, low cost and facilitated synthesis. CsPb2Br5 stands out as a promising candidate for light-emitting devices and lasing applications. This crystal is a semiconductor that exhibits an indirect bandgap around 3,09 eV. The structure is composed by [PbBr5]− ions layers intercalated by Cs+, in a tetragonal lattice that belongs in the I4/mcm (D16 4h space group. This work consists in the synthesis of CsPb2Br5 crystals and investigation of their optical properties. The crystals were synthetized by aqueous evaporation at constant temperature (ETC) and anti-solvent vapor-assisted crystallization (AVC). Crystal growth by ETC at room temperature turned out to be the most favorable method to obtain purest CsP2Br5 crystals, with plain white-colored platelets. The other crystals presented clusters of layers in their structures, with yellow or orange tones. The chemical compositions were confirmed semi- quantitatively by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS) in the Cs:Pb:Br proportion of 1:2:5. The Raman vibrational modes positions of CsPb2Br5 are in accordance with the theoric calculated values by DFT. We observed the A1g, B1g and B2g modes at the ab crystallographic plane, and in the ac or bc plane two Eg modes were identified for the first time in accordance with the theorical values. In one of the samples grown at 40 °C we detected Raman modes from the CsPbBr3 perovskite, suggesting that this crystal formed together with CsP2Br5 during the synthesis. The angular dependence of the Raman modes intensities was investigated with polarized Raman in a AVC crystal. Due to the clusters of layers in the structure a superposition of the polarizations took place and the expected behavior of the intensities wasn’t obtained, but an approximated one. All crystals exhibited photoluminescent peaks with values from 2,34 to 2,38 eV. This range corresponds to the visible region which is not in accordance with CsPb2Br5 theorical bandgap at the UV region. We propose that the origin of the emissions are due to defects on the crystals or CsPbBr3 on the structure, depending on the temperature growth.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/1067
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectSemicondutores
dc.subjectSíntese
dc.subjectEspectroscopia de Raman
dc.subjectFotoluminescência
dc.subject.otherCsPb₂Br₅
dc.subject.otherPerovskita de haleto
dc.subject.otherSínteses
dc.subject.otherEspectroscopia Raman
dc.subject.otherRaman polarizado
dc.subject.otherFotoluminescência
dc.titleSíntese e propriedades ópticas de cristais CsPb₂Br₅
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Marcos Assunção Pimenta
local.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9670001528699130
local.contributor.advisor1Ariete Righi
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9523087479617594
local.contributor.referee1Karla Balzuweit
local.contributor.referee1Leandro Malard Moreira
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5709271497212651
local.description.resumoO CsPb₂Br₅ é um haleto inorgânico com a fórmula química AB₂X₅, comumente conhecido como "perovskita 2D". Nos últimos anos, as estruturas ligadas às perovskitas de baixa dimensionalidade têm ganhado a atenção da comunidade científica por suas interessantes características de fotoluminescência, baixo custo e facilidade de síntese. O CsPb₂Br₅ se destaca como um candidato promissor para o uso em dispositivos emissores de luz e lasers. Esse cristal é um semicondutor com gap de energia em torno de 3,09 eV, teoricamente. Sua estrutura é formada por camadas de íons [Pb₂Br₅]⁻ intercalados por Cs⁺, que constituem uma rede tetraédrica, pertencente ao grupo de espaço I4/mcm (D¹⁶₄ₕ). Este trabalho consiste na síntese de cristais CsPb₂Br₅ e na investigação de suas propriedades ópticas pelas técnicas de espectroscopia Raman e fotoluminescência. Os cristais foram sintetizados pelos métodos de crescimento por evaporação aquosa à temperatura constante (ETC) para quatro temperaturas distintas e por cristalização por evaporação do anti-solvente (AVC). O crescimento por ETC de temperatura baixa (ambiente) mostrou-se o mais favorável para a formação de cristais puros de CsPb₂Br₅, com formato de plaquetas planas e esbranquiçadas. Os demais crescimentos produziram cristais com aglomerados de camadas, de tons amarelados ou alaranjados. As composições químicas foram confirmadas de forma semi-quantitativa na proporção Cs:Pb:Br de 1:2:5 por microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectroscopia de energia dispersiva (EDS). As posições dos modos vibracionais Raman do CsPb₂Br₅ estão de acordo com os valores obtidos por cálculos teóricos por DFT. Observamos os modos A1g, B1g e B2g no plano cristalográfico ab, e no plano ac ou bc foram observados, pela primeira vez, dois modos Eg em concordância com os cálculos teóricos. Em uma amostra cultivada a 40 °C, detectamos modos Raman da perovskita CsPbBr₃, sugerindo que este cristal foi gerado juntamente com CsPb₂Br₅ durante a síntese. A partir das medidas de Raman polarizado foi investigada a dependência angular das intensidades dos modos no cristal sintetizado por AVC. Devido ao crescimento em aglomerado de camadas ocorreu uma superposição das polarizações e não foi observado o comportamento esperado para nenhuma das simetrias dos modos, mas um comportamento aproximado. Todos os cristais exibiram picos de fotoluminescência, com valores variando entre 2,34 e 2,38 eV, que correspondem à região visível e que não estão de acordo com o gap teórico na região UV. Propomos que a origem da emissão no visível esteja relacionada à existência de defeitos nos cristais ou à presença de CsPbBr₃ na estrutura, dependendo da temperatura de crescimento.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
local.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENSOUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.

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