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Tipo: Dissertação
Título: Propriedades optoeletrônicas e estruturais de perovskitas híbridas de baixa dimensionalidade
Título em inglês: Optoelectronic and structural properties of low-dimensional hybrid perovskites
Autor(es): Braga, Filipe Augusto Gomes
Orientador: Abreu, Dieric dos Santos de
Palavras-chave em português: Perovskitas 2D;Monocristais;Estabilidade de perovskitas;Espectroscopia Raman
Palavras-chave em inglês: 2D perovskites;Single crystals;Stability of perovskites;Raman spectroscopy
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Data do documento: 2025
Citação: BRAGA, Filipe Augusto Gomes. Propriedades optoeletrônicas e estruturais de perovskitas híbridas de baixa dimensionalidade. 2025. Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: Filmes finos de semicondutores baseados em perovskitas híbridas haleto tridimensionais (PHH-3D) vêm atraindo atenção e sendo aplicados na conversão eficiente de luz solar em energia elétrica. Apesar dos recordes de eficiência alcançados por células solares baseadas em PHH-3D de iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI3), a instabilidade química inerente à estrutura iônica permanece um desafio a ser superado. Nesse contexto, o presente trabalho visa investigar e correlacionar os fatores estruturais que governam a estabilidade química de perovskitas bidimensionais (PHH 2D) frente a variações de temperatura e exposição luminosa de filmes finos contendo PHH 2D. Para tal finalidade, foram sintetizados semicondutores na forma de monocristais de PHH 2D: tetraiodoplumbatos(II) de tiramina (Tyr2PbI4) e metoxibenzilamina (Mtx2PbI4). Resultados de difração de raios-X dos monocristais de Mtx2PbI4 e Tyr2PbI4 confirmaram as cristalizações nas simetrias ortorrômbica (Pbca) e triclínica [(P1 ̅(2)], respectivamente, apresentando distâncias médias de ligações de hidrogênio (H···I) entre os cátions orgânicos e a rede octaédrica (inorgânica) de 2,8488 Å e 2,9117 Å, respectivamente. O estudo das propriedades eletrônicas por meio da reflectância difusa apresentou bandas excitônicas no monocristal Mtx2PbI4 (Tyr2PbI4) centradas em 2,27 eV e 2,41 eV (2,25 eV e 2,41 eV), com bandgap óptico de 3,11 eV (3,15 eV). Os resultados de fotoluminescência em temperaturas criogênicas do cristal de Tyr2PbI4, evidenciaram um forte acoplamento éxciton-fônon com energia de 219,86 meV. A comparação da difração de raios-X para Tyr2PbI4 em 298 e 100 K confirmou a prevalência da simetria triclínica. O tratamento superficial de filmes finos de MAPbI3 (3D) com solução de tiramina (Tyr2PbI4 - 2D) apresenta considerável melhora na estabilidade quando exposto a condições de degradação por 24 h (ar, umidade e TiO2), como consequência das ligações de hidrogênio que passivam e protegem as camadas externas de filmes finos de MAPbI3.
Abstract: Thin films of semiconductors based on three-dimensional hybrid halide perovskites (3D-HHPs) have been attracting attention and are being applied in the efficient conversion of sunlight into electrical energy. Despite the record efficiencies achieved by solar cells based on methylammonium lead iodide (MAPbI3) 3D-HHPs, the inherent chemical instability of the ionic structure remains a challenge to overcome. In this context, the present work aims to investigate and correlate the structural factors governing the chemical stability of two-dimensional perovskites (2D-HHPs) under temperature variations and light exposure in thin films containing 2D-HHPs. To this end, semiconductors were synthesized in the form of 2D-HHP single crystals: tyramine (Tyr2PbI4) and methoxybenzylamine (Mtx2PbI4) tetraiodoplumbate(II). X-ray diffraction results of Mtx2PbI4 and Tyr2PbI4 single crystals confirmed crystallization in orthorhombic (Pbca) and triclinic [(P1 ̅(2)] symmetries, respectively, with average hydrogen bond (H···I) distances between the organic cations and the octahedral (inorganic) network of 2.8488 Å and 2.9117 Å, respectively. The study of electronic properties through diffuse reflectance revealed excitonic bands in the Mtx2PbI4 (Tyr2PbI4) single crystal centered at 2.27 eV and 2.41 eV (2.25 eV and 2.41 eV), with an optical bandgap of 3.11 eV (3.15 eV). Photoluminescence results at cryogenic temperatures for the Tyr2PbI4 crystal showed strong exciton-phonon coupling with an energy of 219.86 meV. A comparison of X-ray diffraction for Tyr2PbI4 at 298 K and 100 K confirmed the prevalence of the triclinic symmetry. The surface treatment of MAPbI3 (3D) thin films with a tyramine (2D - Tyr2PbI4) solution significantly improved stability under degradation conditions for 24 hours (air, humidity, and TiO2), because of hydrogen bonds that passivate and protect the outer layers of MAPbI3 thin films.
Descrição: O presente trabalho foi realizado com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86928
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0003-3140-6708
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5643034748957597
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0562566370394101
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DQAFQ - Dissertações defendidas na UFC

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