Μελέτη Περοβσκιτών Cs2SnX6 (X=I, Br, Cl) σε Υψηλές Υδροστατικές Πιέσεις με Φασματοσκοπία Raman - Καρναχωρίτη, Μαρία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, 2018)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των δομικών μεταβολών των περοβσκιτών με ατέλειες (defect perovskite), γενικού τύπου Cs2SnX6 (X: I, Cl, Br), όταν αυτοί υποβάλλονται σε συνθήκες υψηλής υδροστατικής πίεσης. Τα υλικά αυτά παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον, ώς προς τις χρήσεις τους, ιδιαίτερα ο περοβσκίτης Cs2SnI6, έχει αποδειχτεί ότι μπορεί να χρησιμοποιηθει ως αποροφητής σε φωτοβολταϊκές συσκευές με μεγάλη απόδοση. Οι περοβσκίτες Cs2SnX6 μελετήθηκαν με φασματοσκοπία micro-Raman υπό υψηλή υδροστατική πίεση, με χρήση κυψελίδας διαμαντών (DAC) με την οποία επιτεύχθηκε πίεση μεχρι και τα 190 Kbar. Η πειραματική διερεύνηση του Cs2SnI6 παρουσιάζει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον καθώς τα φάσματά του χαρακτηρίζονται από δύο σημαντικές μεταβολές. Πρώτον, την εξαφάνιση των δύο τρόπων ταλάντωσης Sn-I6 [ν(Eg), ν(A1g)] σε συνδιασμό με την εμφάνιση ενός νέου τρόπου και την ενίσχυση του ελαστικού υποβάθρου, στην περιοχή των 20-42 Kbar. Και δεύτερον, τον διαχωρισμό όλων των τρόπων σε πολλές (τουλάχιστον έντεκα) νέες κορυφές Raman, για πιέσεις υψηλότερες των ~ 83 Kbar. Η μελέτη των δονητικών ιδιοτήτων του Cs2SnI6 μας οδηγεί τελικά στο συμπέρασμα ότι στα 33,2 Kbar αλλάζει η ελαστική συμπεριφορά του υλικού και στα 82,6 Kbar λαμβάνει χώρα κάποια μεταβολή φάσης προς χαμηλότερη συμμετρία. Τα συμπεράσματα αυτά επικυρώνονται από συμπληροματικά αποτελέσματα σκέδασης ακτίνων-X του συγκεκριμένου περοβσκίτη, υπό συνθήκες αυξανόμενης πίεσης. Από την άλλη, οι περοβσκίτες Cs2SnCl6 και Cs2SnBr6 δεν παρουσιάζουν καμία μεταβολή φάσης στην περιοχή πιέσεων που μελετήθηκαν (μεχρι τα 170 Kbar για το Cs2SnCl6 και μέχρι τα 130 Kbar για το Cs2SnBr6). Ο Cs2SnCl6 εμφανίζει μόνο μεταβολή στη συμπιεστότητα στα ~20 Kbar. Επιπλέον, η φασματοσκοπική μελέτη σε συνθήκες πίεσης, ανέδειξε από το υπόβαθρο ελαστικής σκέδασης και τον πλεγματικό τρόπο χαμηλής συχνότητας [νL(F2g)], ο οποίος παρατηρείται για το Cs2SnI6 μετά τα 5 Kbar και για το Cs2SnBr6 μετά τα 20 Kbar. Τέλος, η φασματοσκοπική μελέτη κατά την αποσυμπίεση των δειγμάτων αποδεικνύει ότι κάθε μεταβολή ήταν αντιστρεπτή απουσία υστέρησης. Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε τρείς ενότητες. Η πρώτη ενότητα αναφέρεται στα περοβσκιτικά υλικά και ιδαίτερα στα περοβσκιτικά αλογονοδία με συγκεκριμένες πληροφορίες και για τα Cs2SnX6 (X: I, Cl, Br). Στην δεύτερη ενότητα συνοψίζονται χρήσιμες πληροφορίες για την πειραματική τεχνική και την διάταξη. Στην τρίτη ενότητα, περιγράφεται αναλυτικά όλη η πειραματική διαδικασία αυτής της εργασίας και καταγράφονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τα πειραματικά αποτελέσματα. Γίνεται επίσης αναφορά σε παρόμοιες μελέτες.