In situoptical absorption spectroscopy of annealing behaviours of quench-deposited films in the binary system CsI  PbI₂

Abstract

We have investigated annealing behaviours of quench-deposited films of the binary CsI-PbI 2 system by in situ optical absorption spectroscopy. Various films composed of multiple crystalline phases of CsPbI 3 and/or Cs 4 PbI 6 as well as of CsI and/or PbI 2 are obtained, depending on the mixing ratio of the CsI and PbI 2 . It is difficult to prepare films purely composed of a single CsPbI 3 or Cs 4 PbI 6 phase alone. However, it is possible to obtain films where crystallites of either CsPbI 3 or Cs 4 PbI 6 coexist with the CsI phase. Using such films, we measure the fundamental optical absorption spectrum of CsPbI 3 and Cs 4 PbI 6 for the first time. Cs 4 PbI 6 exhibits stronger oscillator-like absorption compared to CsPbI 3 , due to the localized nature of both the Pb 6s and 6p states.

The absorption spectra of thin films of ternary compounds in the RbI–PbI2 system

“…Смесь порошков предварительно расплавлялась под экраном, помещенным между испа-рителем и подложкой, затем расплав испарялся на под-ложку. Температуру подложки варьировали от 373 до 403 К. При температуре подложки T sub = 393 К полу-чаются монофазные пленки RbPbI 3 с характерным для этого соединения спектром, подобным спектру CsPbI 3 [7][8][9], с интенсивной длинноволновой А I -полосой при 2,975 эВ (90 К) на краю поглощения. В спектре тонких пленок, полученных при более низкой температуре подложки T sub ≈ 353 К, кроме А I -полосы, присущей RbPbI 3 , появляется более высокочастотная А II -полоса, соответствующая, по-видимому, второму тройному со-единению (рис.…”

“…1, кривая 1). Аналогичная ситуация на-блюдалась для соединений системы CsI-PbI 2 [6][7][8][9], в которой при низких температурах подложки (T sub ≤ ≤ 353 К) получались двухфазные пленки (рис. 1, кри-вая 3), которые после отжига в течение несколь-ких часов при температуре свыше 400 К переходили в монофазные со спектром, характерным для Cs 4 PbI 6 (рис.…”

“…Од-нако измерения в [5] проведены в очень узком спек-тральном интервале, не включающем край поглощения второго комплексного соединения систем RbI-PbI 2 и CsI-PbI 2 , не дают полной информации об электронном спектре соединений и монофазности кристаллов. Если спектр поглощения CsPbI 3 изучался многими авторами [5][6][7][8][9], то по исследованию спектра RbPbI 3 нам известна только работа [5], что, по-видимому, как и в случае CsPbI 3 [6][7][8][9], связано с трудностями получения моно-фазных пленок RbPbI 3 без примеси второго соедине-ния, образующегося в системе RbI-PbI 2 .Второе тройное соединение, образующееся в системе (RbI) х (PbI 2 ) 1-х при больших х, согласно [1], -Rb 9 PbI 11 , не исследовалось.Разработанная методика получения монофазных пленок тройных соединений в системе (RbI) х (PbI 2 ) 1-х позволила получить тонкие пленки соединений и ис-следовать их спектры поглощения в широком спек-тральном интервале 2-6 эВ и интервале температур 90-520 К. …”

Exciton absorption spectrum of thin CsPbI3 and Cs4PbI6 films

“…This band was attributed to the Cs 4 PbI 6 compound in [9], and it was concluded that CsPbI 3 is unstable in the gas phase and decomposes to form Cs 4 PbI 6 . The results of [7,9] encouraged Japa nese physicists [10,11] to develop methods for prepar ing pure CsPbI 3 and Cs 4 PbI 6 phases to measure their absorption spectra. Kondo et al [10,11] proposed to deposit successively thin CsI and PbI 2 layers of a cer tain thickness on a transparent substrate cooled to 77 K. The ratio of the thicknesses of the two layers was chosen according to the molar composition of the desired compound.…”

Dramatic improvement of excitonic photoluminescence in metal halide films

“…phase of the compounds, the solid-state chemical reaction allows to disperse crystallites of these compounds separately in the CsIcrystal environment. Generally the products of solid-state chemical reaction have better crystallinity for film-crystal interfaces (such as the PbI 2 -CsI interface of the PbI 2 /CsI system mentioned above, and the CuCl-KBr interface of a CuCl/KBr system described in Section 5) than for film-film interfaces (such as the PbI 2 -CsI interface of a PbI 2 /CsI/silica-glass system [47], i.e., a system of PbI 2 film on CsI film on silica-glass substrate, and the CuCl-KBr interface of a CuCl/KBr/Al 2 O 3 system described in Section 6). In what follows, dramatic improvement of CuBr excitonic PL recently achieved [61][62][63][64] for the film-crystal interface systems is systematically overviewed including brief descriptions of further developments achieved afterwards.…”