journal article·2015-03-24Open access

Shape Evolution and Single Particle Luminescence of Organometal Halide Perovskite Nanocrystals

Feng Zhu, Long Men, Yijun Guo, Qiaochu Zhu, Ujjal Bhattacharjee, Peter M. Goodwin, Jacob W. Petrich, Emily A. Smith, Javier Vela

ACS Nano· Volume 9· Issue 3

Abstract

Organometallic halide perovskites CH3NH3PbX3 (X = I, Br, Cl) have quickly become one of the most promising semiconductors for solar cells, with photovoltaics made of these materials reaching power conversion efficiencies of near 20%. Improving our ability to harness the full potential of organometal halide perovskites will require more controllable syntheses that permit a detailed understanding of their fundamental chemistry and photophysics. In this manuscript, we systematically synthesize CH3NH3PbX3 (X = I, Br) nanocrystals with different morphologies (dots, rods, plates or sheets) by using different solvents and capping ligands. CH3NH3PbX3 nanowires and nanorods capped with octylammonium halides show relatively higher photoluminescence (PL) quantum yields and long PL lifetimes. CH3NH3PbI3 nanowires monitored at the single particle level show shape-correlated PL emission across whole particles, with little photobleaching observed and very few off periods. This work highlights the potential of low-dimensional organometal halide perovskite semiconductors in constructing new porous and nanostructured solar cell architectures, as well as in applying these materials to other fields such as light-emitting devices and single particle imaging and tracking.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Perovskite Materials and Applications · Quantum Dots Synthesis And Properties

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry, Iowa State University, Ames, Iowa 50011, United States

U.S. DOE Ames Laboratory, Ames, Iowa 50011, United States

Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico 87545, United States

Funding

Basic Energy Sciences

References (85)

Show source-provided references
1. Snaith H. J. · J. Phys. Chem. Lett. · 2013 · 4 · 362310.1021/jz4020162 ↗
2. Kamat P. V. · J. Phys. Chem. Lett. · 2013 · 4 · 373310.1021/jz402141s ↗
3. Bisquert J. · J. Phys. Chem. Lett. · 2013 · 4 · 259710.1021/jz401435d ↗
4. Park N.-G. · J. Phys. Chem. Lett. · 2013 · 4 · 242310.1021/jz400892a ↗
5. Kazim S. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2014 · 53 · 281210.1002/anie.201308719 ↗
6. Liu M. · Nature · 2013 · 501 · 39510.1038/nature12509 ↗
7. Gratzel M. · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 83810.1038/nmat4065 ↗
8. Eperon G. E. · Energy Environ. Sci. · 2014 · 7 · 98210.1039/c3ee43822h ↗
9. Pang S. · Chem. Mater. · 2014 · 26 · 148510.1021/cm404006p ↗
10. Pellet N. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2014 · 53 · 315110.1002/anie.201309361 ↗
11. Ogomi Y. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 100410.1021/jz5002117 ↗
12. Hao F. · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 809410.1021/ja5033259 ↗
13. Hao F. · Nat. Photonics · 2014 · 8 · 48910.1038/nphoton.2014.82 ↗
14. Noel N. K. · Energy Environ. Sci. · 2014 · 7 · 306110.1039/C4EE01076K ↗
15. Edri E. · J. Phys. Chem. Lett. · 2013 · 4 · 89710.1021/jz400348q ↗
16. Stoumpos C. C. · Inorg. Chem. · 2013 · 52 · 901910.1021/ic401215x ↗
17. Stranks S. D. · Science · 2013 · 342 · 34110.1126/science.1243982 ↗
18. Kim H.-S. · Sci. Rep. · 2012 · 2 · 59110.1038/srep00591 ↗
19. Kojima A. · J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 605010.1021/ja809598r ↗
20. Service R. F. · Science · 2014 · 344 · 45810.1126/science.344.6183.458 ↗
21. Choi J. J. · Nano Lett. · 2013 · 14 · 12710.1021/nl403514x ↗
22. Dualeh A. · Adv. Funct. Mater. · 2014 · 24 · 325010.1002/adfm.201304022 ↗
23. Tan K. W. · ACS Nano · 2014 · 8 · 473010.1021/nn500526t ↗
24. Eperon G. E. · Adv. Funct. Mater. · 2013 · 24 · 15110.1002/adfm.201302090 ↗
25. Burlakov V. M. · Appl. Phys. Lett. · 2014 · 104 · 09160210.1063/1.4867263 ↗
26. Liang P.-W. · Adv. Mater. · 2014 · 26 · 374810.1002/adma.201400231 ↗
27. Saliba M. · J. Phys. Chem. C · 2014 · 118 · 1717110.1021/jp500717w ↗
28. Zhao Y. · J. Phys. Chem. C · 2014 · 118 · 941210.1021/jp502696w ↗
29. Chen Q. · J. Am. Chem. Soc. · 2013 · 136 · 62210.1021/ja411509g ↗
30. Heo J. H. · Adv. Mater. · 2014 · 26 · 817910.1002/adma.201403140 ↗
31. Kang R. · J. Phys. Chem. C · 2014 · 118 · 2651310.1021/jp508015c ↗
32. Jeon N. J. · Nat. Mater. · 2014 · 13 · 89710.1038/nmat4014 ↗
33. Burschka J. · Nature · 2013 · 499 · 31610.1038/nature12340 ↗
34. Kulkarni S. A. · J. Mater. Chem. A · 2014 · 2 · 922110.1039/C4TA00435C ↗
35. Shi J. · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 971110.1021/am502131t ↗
36. Liu D. · Nat. Photonics · 2014 · 8 · 13310.1038/nphoton.2013.342 ↗
37. Bi D. · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2014 · 6 · 1875110.1021/am504320h ↗
38. Im J.-H. · Nat. Nanotechnol. · 2014 · 9 · 92710.1038/nnano.2014.181 ↗
39. Shkrob I. A. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 106610.1021/jz5004022 ↗
40. Snaith H. J. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 151110.1021/jz500113x ↗
41. Abate A. · Nano Lett. · 2014 · 14 · 324710.1021/nl500627x ↗
42. Schmidt L. C. · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 9 · 927
43. Wehrenfennig C. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 130010.1021/jz500434p ↗
44. Deschler F. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 142110.1021/jz5005285 ↗
45. Ha S. T. · Adv. Opt. Mater. · 2014 · 2 · 83810.1002/adom.201400106 ↗
46. Zhenhua C. · Mater. Res. Express · 2014 · 1 · 01503410.1088/2053-1591/1/1/015034 ↗
47. Yang S. · Chem. Mater. · 2014 · 26 · 670510.1021/cm5028817 ↗
48. Payne R. · J. Phys. Chem. · 1967 · 71 · 154810.1021/j100864a066 ↗
49. Mitzi D. B. · J. Chem. Soc., Dalton Trans. · 2001 · 110.1039/b007070j ↗
50. Mitzi D. B. · J. Mater. Chem. · 2004 · 14 · 235510.1039/b403482a ↗
51. Mitzi D. B. · J. Solid State Chem. · 1997 · 134 · 37610.1006/jssc.1997.7593 ↗
52. Mosconi E. · J. Phys. Chem. C · 2013 · 117 · 1390210.1021/jp4048659 ↗
53. Huang L.-Y. · Phys. Rev. B · 2013 · 88 · 16520310.1103/PhysRevB.88.165203 ↗
54. Im J.-H. · Nanoscale Res. Lett. · 2012 · 7 · 35310.1186/1556-276X-7-353 ↗
55. Amat A. · Nano Lett. · 2014 · 14 · 360810.1021/nl5012992 ↗
56. Edri E. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 42910.1021/jz402706q ↗
57. Colella S. · Chem. Mater. · 2013 · 25 · 461310.1021/cm402919x ↗
58. Noh J. H. · Nano Lett. · 2013 · 13 · 176410.1021/nl400349b ↗
59. Poglitsch A. · J. Chem. Phys. · 1987 · 87 · 637310.1063/1.453467 ↗
60. Dualeh A. · Chem. Mater. · 2014 · 26 · 616010.1021/cm502468k ↗
61. Tanaka K. · Solid State Commun. · 2003 · 127 · 61910.1016/S0038-1098(03)00566-0 ↗
62. D’Innocenzo V. · J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 1773010.1021/ja511198f ↗
63. Schnitzer I. · Appl. Phys. Lett. · 1993 · 62 · 13110.1063/1.109348 ↗
64. Barkhouse D. A. R. · ACS Nano · 2008 · 2 · 235610.1021/nn800471c ↗
65. Kim J. · J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 131210.1021/jz500370k ↗
66. Buin A. · Nano Lett. · 2014 · 14 · 628110.1021/nl502612m ↗
67. Glennon J. J. · Nano Lett. · 2007 · 7 · 329010.1021/nl0714583 ↗
68. Wang S. · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 2322110.1021/jp064976v ↗
69. Protasenko V. V. · Adv. Mater. · 2005 · 17 · 294210.1002/adma.200501660 ↗
70. Rothenberg E. · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 279710.1021/jp037978d ↗
71. Rothenberg E. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 158110.1021/nl051007n ↗
72. Titova L. V. · Appl. Phys. Lett. · 2006 · 89 · 05311910.1063/1.2266414 ↗
73. Glennon J. J. · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 481310.1021/jp710067b ↗
74. Sköld N. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 194310.1021/nl051304s ↗
75. Gudiksen M. S. · J. Phys. Chem. B · 2002 · 106 · 403610.1021/jp014392n ↗
76. Hua B. · Nano Lett. · 2008 · 9 · 11210.1021/nl802636b ↗
77. Agarwal R. · Nano Lett. · 2005 · 5 · 91710.1021/nl050440u ↗
78. Tang Z. · Science · 2002 · 297 · 23710.1126/science.1072086 ↗
79. Titova L. V. · Appl. Phys. Lett. · 2006 · 89 · 17312610.1063/1.2364885 ↗
80. Wang J. · Science · 2001 · 293 · 145510.1126/science.1062340 ↗
81. Wayman V. L. · J. Phys. Chem. Lett. · 2012 · 3 · 262710.1021/jz301210a ↗
82. Glennon J. J. · Phys. Rev. B · 2009 · 80 · 08130310.1103/PhysRevB.80.081303 ↗
83. Böhmler M. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2011 · 50 · 1153610.1002/anie.201105217 ↗
84. Lee M. M. · Science · 2012 · 338 · 64310.1126/science.1228604 ↗
85. Grabolle M. · Anal. Chem. · 2009 · 81 · 628510.1021/ac900308v ↗