Fernando Pereira Sabino.

Perovskitas híbridas (HPs)têm atraído atenção devido a propriedades optoeletrônicas com grande apelo para dispositivos de conversão de energia bem como emissores de radiação. A compreensão dos fenômenos físicos envolvendo as propriedades estruturais, eletrônicas, ópticas e de transporte elétrico é também de grande interesse científico. Apesar do grande progresso em eficiência, as principais desvantagens dessas HPs são a instabilidade sob condições ambientais e toxicidade. Em comparação com as HPs 3D, a família de baixa dimensionalidade exibe melhor estabilidade estrutural e alternativas variadas em composições e estruturas cristalinas. Nesta proposta, pretendemos obter um melhor entendimento sobre a síntese e propriedades de HPs de baixa dimensionalidade (0D e 2D) na forma de nanoestruturas, monocristais e dispositivos. Os dispositivos (células fotovoltaicas, dispositivos fotoeletroquímicos e emissores de luz) serão conjugados entre filmes 3D com estruturas 2D. Essa engenharia de interfaces 2D/3D pode resultar na otimização do dispositivo, melhor coleta de luz e transporte de carga e maior estabilidade. Estudaremos, experimentalmente e teoricamente, o efeito da pressão externa nas propriedades eletrônicas e ópticas nas amostras de baixa dimensionalidade. Esses estudos indicarão propriedades únicas, ajustáveis a objetivos específicos e sugerir novos materiais. Medidas serão realizadas no recém-finalizado SIRIUS (caracterização sob pressão). Obteremos melhor entendimento de alterações na fase cristalina, estrutura eletrônica e gap óptico, condutividade elétrica, fotoluminescência, bem como ARPES. Esse tipo de estudo nunca foi realizado em HPs 2D potencializando a obtenção de resultados único. Esta proposta foi elaborada de forma a ser composta por uma equipe com competências complementares ? síntese/caracterização de nanoestruturas e monocristais; estudos das propriedades sob pressão; realização de cálculos teóricos; e fabricação de dispositivos optoeletrônicos.

O uso de perovskitas de haletos em células solares e outros dispositivos continua a atrair a atenção de pesquisadores em todo o mundo, e eficiências na conversão de energia de quase 30% foram relatadas. Uma limitação atual para a comercialização adequada desses dispositivos é a estabilidade reduzida dos materiais envolvidos, que são relativamente instáveis à exposição a umidade levando à separação de fases. Neste projeto usaremos métodos computacionais baseados na mecânica quântica para encontrar formas de aumentar a estabilidade estrutural desses compostos. Diversas estratégias serão avaliadas, incluindo o uso de diferentes alavancas termodinâmicas, como pressão e temperatura, e fatores externos, como a formação de ligas, a inclusão de defeitos e dopantes, e a construção de estruturas de baixa dimensionalidade. Nossos resultados serão compartilhados com colaboradores experimentais que trabalharão na síntese e caracterização dos compostos mais promissores.

A eficiência de células solares baseadas em perovskitas de haletos tem aumentado drasticamente nos últimos anos, sendo um potencial candidato a substituir a tecnologia atual baseada em silício. No entanto o grande problema para a aplicação em escala industrial é a alta degradação da perovskitas com temperatura, luz, umidade e outros. O entendimento da propriedade eletrônica, e de defeitos é fundamental para que os principais problemas sejam sanados. Neste projeto, portanto, é estudado perovskitas de haletos completamente inorgânicas ou híbridas, tendo o principal foco na estrutura eletrônica, propriedades de defeitos e dopagem.

Óxidos semicondutores podem ser aplicados em uma grande quantidade de tecnologias que envolvem contatos transparentes, diodos emissores de luz, retificadores elétricos, etc. Muita das propriedades ainda são questões debate onde se pode mencionar a origem de condutividade intrínseca, ausência (ou dificuldade) de semicondutores do tipo-p, propriedades de defeitos, entre outros. Neste projeto, é estudado as propriedades eletrônicas, ópticas e de defeitos para explicar comportamentos e propor alternativas de materiais óxidos semicondutores. Pode-se destacar como exemplos de materiais estudados: In2O3, Ga2O3, SnO2, ZnO e ligas formadas por esses elementos.