مشخصه یابی و خواص معدنی - بعدی هیبریدی آلی ساختاره

هدکشناد مولع

یشزومآ هورگ کیزیف

دشرا یسانشراک هجرد تفایرد یارب همان نایاپ دماج تلاح شیارگ کیزیف هتشر

صاوخ و یبای هصخشم ،زتنس ریغ یکیتپا

یطخ

ود یاهراتخاس یلآ یدیربیه یدعب

- یندعم

:رگشهوژپ

هدازرفص ارهز

:امنهار داتسا

رتکد یراتس داهرف

:رواشم داتسا

رتکد یداشراریم یرغص

ریت 1398

ناونع و :روآدیدپ مان

،زتنس ریغ یکیتپا صاوخ و یبای هصخشم ود یاهراتخاس یطخ

یلآ یدیربیه یدعب -

یندعم / هدازرفص ارهز

داتسا نا امنهار : یراتس داهرف رتکد

داتسا :رواشم نا یداشراریم یرغص رتکد

خیرات :عافد 3

/ 4 / 1398

دادعت حفص :تا 108

.ص

نایاپ هرامش :همان

/کیزیف هورگ

:هدیکچ :فده ههد یط ا هک هدوب یعوتت وم اهاناتتسرمین ی اریر و ی ا ی یتپا ااوا خهتتتشذگ یاه

هبنج یمومع یومرف اب یدعبود یاهدیربیه یاریاا اتتتتسا هدوب هجوت دروم رایتتتسب یبرجت و یرظن یاه

(X = Cl, Br, I) PbX4

)2

NH3 1 n+

H2

(Cn

لیلد هب هب رصحنم ااوا ب تیلباق رانک رد ی یتپا درف

ا هوقل

نآ متسیس رد اه وت ی یئاتلووتوف یاه

ج نیا یلصا فده نیاربانب اتسا هدرک بلج دوا هب ار یرایسب ه

یلآ یدعبود یاهدیربیه ی ا ریر ی یتپا ااوا یتتسررب همان نایاپ -

وراج جور رتتسوت یندعم -

Z

تسا ا

شور :شهوژپ یسانش نیا رد

یاهراتااس ی اریر ی یتپا و ی یتپا خیراتااس ااوا خهمان نایاپ

PbX4

(BA)2

و PbX4

(PEA)2

هک اتسا هدش جرازگ NH2

)3

(CH2

BA: CH3

و

11N

8H PEA: C

ش دنیآرف یط یدیربیه یاهراتااس نیا اتسا ی

هدش زتنس هد ناماسدوا یئایم نویتاک ریثات خدنا

یلآ یاه

متا و فلتخم م نژولاه یاه

نینچمه اتسا هتفرگرارق هعلا م دروم اهراتااس نیا رد توافت ی یتپا ااوا

نآ ی اریر رسوت اه

وراج جور -

اتسا هدش هعلا مZ جوم یوط اب هتسویپ رزیل ا روظنم نیدب هک

532 جور اب یدیربیه یاهراتااس موس هبترم ی اریر ی یتپا ااوا اتسا هدش هدافتسا رتمونان

وراج - Z هصلاا رو ب اتسا هدش نییعت وترپ کت وراج جور

- Z یتقو هنومن ا رون یگدنلیسگارت هب

یم رارق یسوگ رزیل شبات تحت هباج هب زین و دریگ

ادراد یگتسب هدش ینوناک رون فارطا رد هنومن یئاج

لحم رد رون تدش رییغت اب د ار یبلاج تاعلاطا هدش لیسگارت رون نوناک فارطا رد فلتخم یاه

دروم ر

یم تسدب موس هبترم ی اریر یرون تارثا تمسق کین ت ا خنیا رب هولاع ادهد

یموهوم و یقیقح یاه

یم زین ار موس هبترم ی اریر یراتفریذپ ااوا دروم رد یمهم تاعلاطا هجیتن رد ادرک نییعت ناوت

ادروآ تسدب داوم ی اریر ی یتپا هتفای اه : یم هدهاتتتشم دوتتتش

ی اریر ی یتپا ااوا و یژرنا فاگ هک خ اب

متا عون و یلآ نویتاک رییغت

یم میظنت لباق اهراتااس نیا رد نژولاه ادشاب

هجیتن :یریگ هبترم ا بیترت هب مود هبترم یریذپ شب قارف و موتتتس هبترم ی اریر یراتفریذپ یاه

8esu

10-

و

24esu

10-

هبس احم هدش یریگرا ب نا ما شخب دیون خگرزب موس هبترم تی اریر نیا ادنا

یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس -

یم ی ینوتوف تاودا رد یندعم دشاب

ا

هژاو :یدیلک یاه یدیربیه

یلآ - خیندعم خی اریر کیتپا موتتس هبترم ی اریر یراتفریذپ

خ بیرتت

ی اریر تس ش خ

یریذپ شب قارف خ

وراج - اZ

1 فده و همدقم -

۱-۱ - همدقم

هاگتتتسد ا یرایتتسب یولتتس و لیتتسگرون یاهدوید دننام دیدج ی ینورت لاوتپا یاه

یاه

ل ش یندعم یاهاناس رمین هیاپ رب ی ا ی ینورت لاوتپا تاودا زین و یدیش روا هتفرگ

ادنا

ههد ود یط یاح نیا اب تفرتتشیپ هتتتشذگ ی

هنیم رد یدای یاه هاگتتتسد تااتتس ی

یاه

اتس ا هتفرگ تروص یلآ داوم رب ینتبم هنماد لیلد هب یلآ داوم هعس وت ادنا مش چ اریاا

نآ نییاپ اتبس ن در لمع اتس ا هدش دودحم خاه

لماح نییاپ کرحت خنآ لیلاد ا ی ی یاه

داوم رد راب شنک مهرب بلرا خنیا رب هولاع اتتتسا یلآ یلو لوم

نیبام یوق ییایمیتتش یاه

یو لوم یم یزلف یاهدورت لا و یلآ یاه لماح ذوفن عنام دناوت

یلآ داوم نورد هب راب یاه

تیدودحم نیا رب هبلر تهج توافتم یفیک جور کی اددرگ ی ینورت لا تابیکرت رد اه

یم خیلآ ا هدافتتتسا قیرط ا دناوت شنک مهرب

یتیا تتسورپ راتااتتس رد هتفای دیدتتشت یاه

یلآ یدیربیه -

دشاب یندعم

(Mirershadi et al., 2017)

ا

یومرف اب مویناتیت میتتسلک دیتتسکا مانب یندعم هدام کی مان ا هتفرگرب تیا تتسورپ مان ییایمیش

CaTiO3

تس ا خ یاس رد راب نیلوا هک 1839

ر واتس وگ رس وت هوک نداعم رد1

یسور یاروا چیوس لآ وئل مانب دوا سانش نیم را مه و تسود مارتحا هب یو ادش فشک ه

ی تتتسورپ ناو راتااتتتس هعلا م هب ادتبا لتتتصف نیا رد اداهن یناک نیا یوررب ار مان نیا خ2

یلآ یدیربیه -

یم یندعم ود یاهراتااتتتس ی ینورت لا و یرون ااوا وختتتس و می ادرپ

یلآ یدیربیه یدعب -

ق یسررب دروم ار یندعم یم رار

امیهد

1Gustav Rose

2Lev Alekseevich Von Perovski

2 یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس ی اریر ی یتپا ااوا

- یندعم

2-۱ - یلآ یدیربیه راتخاس -

یندعم

یلآ یاهدیربیه یس اس ا راتااس -

ظاحل ا یدای عونت یلو تس ا هداس اتبس ن یندعم

هدیا یدعب هس یدیربیه راتااس یمومع یومرف ادنراد یومرف و ازجا و بیکرت تروص ب یآ

AMX3

یومرف نیا رد اتس ا لماش و یتیفرظ کت نویتاک کی هدنهد ناش نA

یرص انع

دننام

Ca K, Na, و هدوب یلآ نویتاک کی ایSt,

یبوانت یودج یتیفرظ ود تازلف رگنایبM

نوچمه

+( Cu2 +، Ni2 +، Co2 +، Fe2 +، Mn2 +، Pd2 +، Cd2 +، Ge2 +، Sn2 +، Pb2 +و

Eu2

تتتتسا )

. زینX

نژولاه لماش دننام ییاه

Cl, Br, I

یم ( دشاب

Mitzi et al., 2001

ا)

یتتلآ یاهدتتیربیه راتااتتس -

هتتس یندتتعم ل تتش رد هراو رتتط تروتتصب یدتتعب

1-1 اتسا هدمآ

لکش ۱ - ۱ - یلآ یدیربیه راتخاس -

اه هشوگ رد اه یهجو تشه لاصتا اب هکبش راتخاس هعسوت و یدعب هس یندعم (Z. Cheng & J. Lin, 2010)

یهجو تشه خیدعب هس راتااس نیا رد یومرف اب ییاه

MX6

هشوگ رد رارق بع م یاه

اتسا هتفرگ کی هکA

هرفح ختسا یلآ ای یزلف نویتاک رپ ار یهجو تشه نیا نیبام یاه

یم بیترت نیا هب و دنک یم هن اوم ه بتتتش نیا لک رد ار اهراب

دحاو یولتتتس کی رد ادنک

هدیا یبع م نوی خیآ

یاه تاتتتصتخم ابA (0, 0, 0)

هتتتشوگ رد یم رارق بع م یاه

خدنریگ

نوی یاه تاصتخم ابX (1/2, 1/2, 0)

هجو زکرم رد نویتاک و اه

بع م زکرم رد تسردM

تاصتخم اب و

(1/2, 1/2, 1/2)

یم عقاو دنوش

(Z. Chen & J. Lin, 2010)

ا

نویتاک ره رس وتA

12 یم هطاحا یوا یگیاس مه رد نوینآ نویتاک کی نیاربانب ادوش

فده و همدقم 3

یمن رتگرزب عاعتتش ابA

ی عاعتتش ینعی ادریگ رارق بع م یلاا یاهاتتضف رد دناوت نآ ینو

اه

تروص ب یس دنه تبس ن یاراد دیاب

)

+ RX

RM

√2 (

= + RX

RA

هک دش اب

ینوی عاعش اهR

ادنتسه رصانع ا مادک ره اب رظانتم هعلا م یارب ی

یاتتس رد خیدیربیه یاهراتااتتس ما حتتتسا 1927

تیمتتشادلگ خ1

کی

اجم دح بیر )ونارلت(

هدش یراذگ هیاپ یومرف نیمه ساسارب هک درک داهنشیپ2

اتسا

تروصب اجم بیر نیا

)

+ RX

RM

√2 ( / + RX

t = RA

یم اجم دودح هک دشاب تروصبt

0.78<t<1.05

تس ا رگا ا دش ابt=1

خ دنهاوا یبع م راتااس یاراد یدیربیه تابیکرت نیا

رگا ادوب

1 t>

دشاب خ یانوگارتت تروص هب راتااس یارب و3

1 t<

یاردهاتکا تروص هب راتااس

4

دوب دهاوا

(Z. Cheng & J. Lin, 2010)

ا

تیا تتتسورپ یمومع یومرف رد تروتتتصب هک اه

AMX3

نویتاک خدتتتش نایب یمA

دناوت

یو لم هلیتتتسوب یم ینعی ادوتتتش یاغتتتشا یلآ یاه

تروتتتص هب یمومع یومرف یاراد دناوت

MX3

NH3 1 n+

H2

Cn

یم هدناوا تیا س ورپ یلآ ل ش هک خدش اب یلآ دیربیه نآ هب و دوش

یدعب هس یندعم– یم هتفگ

دوش ا و یلآ هدام نآ ییادتبا تمس ق یندعم رص انع وزجM

یم وتتسحم دوتتش

راتااتتس نیا رد .

خ یو لوم هلیتتسوب وفق ل م یراتااتتس رد یلآ یاه

یم هرص احم یزلف دیلاه یاهاناس رمین نویتاک خدراد دوجو ییاض ف تیدودحم نوچ و دنوش

یمA

نیزگیاج ی چوک نویتاک هلیسوب دناوت دوش

(Mirershadi et al., 2018) .

شهوژپ ا یرایس ب جیاتن یلآ یدیربیه نراقت و راتااس هک تس ا نآ رگنایب اه

- یندعم خ

تسامد هب هتسباو ادیدش ا

کیبموروتروا اف نییاپ یاهامد رد هک یروط رتلااب یاهامد رد خ5

ا 5K

/ 161 ا رتلااب یاهامد رد و یانوگارتت اف 330K

دنتتتسه هداتتس یبع م اف یاراد

(T.Oku, 2015)

ا نویتاک رگا یمن لی ش ت دننام وفق راتااس خدش اب گرزب یلیاA

ادوش

وفق راتااس نیا تلاح نیا رد نیاربانب یم هتس ش هنوگ

تیا سورپ و دوش یدعب هس یاه

جرب هب یب هیلا کت یاه یم میتتسقت یرامتتش

ه ت ه ت هیلا کت یزلف یاهراتااتتس ادنوتتش

یو لوم رتتسوت خهدتتش ناتتس یلآ یاه

یم چیود یلآ دیربیه بیترت نیدب و دنوتتش

- ود یندعم

یم دیدپ رظانتم یدعب دیآ

(Z. Cheng & J. Lin, 2010) ا

1Goldschmidt 2Tolerance factor 3Tetragonal 4 Octahedral 5Orthorhombic

4 یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس ی اریر ی یتپا ااوا

- یندعم

هیلا یندعم

4

]-

[MX6

هیلا یلآ

]+

NH3

H2n+1

Cn

[

۱-2-۱ - یلآ یدیربیه یراتخاس صاوخ -

یدعبود یندعم

یاتتس رد 1988

اروماناه یفرعم یدیدج یدعبود راتااتتس راب نیلوا یارب شنارا مه و1

یو لوم رس وت هک یندعم یاه هیلا ا هک دندرک ادوب هدش لی ش ت خهدش هطاحا یلآ یاه

یلآ یاهدیربیه نیا -

هیلا ا یلکروط هب و دنتتتسه یتوافتم عاونا یاراد یندعم یندعم یاه

هدتتش لی تتشت یزلف دیلاه یاهاناتتسرمین یو لوم رتتسوت هک دنا

ادج رگید ی ا یلآ یاه

یم دتتنوتتتتش ا

هتتیلا راتتتا اتتتتس اتتب اتتهدتتیرب ی ه نی ا یم وم ع یوم رف یاراد یا

1 m+

X3

Mm 1 -

)m

NH3

(CH3

)2

H3

N

1 n+

H2

(Cn

هک دنتتتسه یودج یتیفرظود تازلف رگنایبM

دن نام یبوان ت

+( Cu2 +، Ni2 +، Co2 +، Fe2 +، Mn2 +، Pd2 +، Ge2 +، Sn2 +، Pb2

و

+

Eu2

و )

ا مه X

یم ینژولاه رصانع ل ش رد ادشاب

یم هدهاشم ار یدعبود دیربیه کی ا یحرط ری ادینک

(Y. Tabuchi, et al., 2000)

لکش ۱ - 2 - تیاکسورپ راتخاس هیلا یاه

یدعبود یا (Y. Tabuchi, et al., 2000)

1Hanamora

فده و همدقم 5

یو لوم رتتتسوت هدتتتش هیلا هیلا راتااتتتس خیدعبود یدیربیه رط نیا رد ینیمآ یاه

یم چیودناتتس نوی نیبام دنویپ هک دنوتتش

یهجو تتتشه ه بتتش رد یندعم یاه ینوی عون ا

یو لوم و یندعم تاحفص ختس ا هدش لص تم مهب ینژوردیه دنویپ رس وت یلآ یاه

و دنا

هورگ نیبام دنویپ یم یسلاوردناو عون ا زین یلآ یاه

دشاب

(Z.Cheng et al., 2010)

ا

2-2-۱ - یلآ یدیربیه یاهراتخاس یرون صاوخ -

یدعبود یندعم

یلآ یاهدیربیه راب نیلوا -

رسوت یندعم یاس رد شنارا مه و اروماناه

1988 روظنم هب

دش هتفرگ رارق یسررب دروم ینوتیاسکا دنویپ یژرنا شیازفا (

E. Hanamura, et al., 1988

) ا

یلآ یاهدیربیه دیلوت یناهج ح س رد -

اب یلآ داوم ا یعیسو هرتسگ ا هدافتسا اب یندعم

جور یکاح هیلوا تاعلا م اتسا هتفرگ تروص نوگانوگ یاه یلآ یاهدیربیه زتنس ا

-

هیلا نایم شنکردنا هوحن و تابیکرت نیا ییایمیش راتااس و اهدنویپ عون تاانش و یندعم وناسنیمولورت لا و وناسنیمولوتوف ااوا جرازگ اب ه ورما اتسا هدوب یندعم و یلآ یاه تااس رد اهنآ ا یریگ هرهب یامنرود ختابیکرت نیا ی ا ریر ی یتپا راتفر زین و تاودا

تسا هدش تیوقت رایسب ی ینورت لاوتپا (

M. Era, et al., 1994

) تسا نیا هجوت لباق هت ن ا

هک تاقیقحت رد نژولاه متا عون هلمج ا فلتخم یاهرتماراپ تارثا اب طابترا رد یعونتم

دنویپ و کیتامورآ هقلح دوجو خلی لآ هتشر رد نبرک متا دادعت خیندعم شخب شخب ردπ

دادعت و یلآ یندعم یاه هیلا

یم ماجنا دوش

یم نایم نآ ا هک هب ناوت

هدش ماجنا قیقحت رد

رد امد هب هتسباو وناسنیمولوتوف هنیم

(X= Br , I) PbX4

)2

NH3

H4

C2

H5

(C6

خدرک هراشا

(

N. Kitazawa, et al., 2012

) یلآ یاه دیربیه رد اه نوتیاسکا هعلا م زین و -

یندعم

) 12 , 7 , 5 , 4 (n=

PbBr4

)2

NH3 1 n+

H2

(Cn

هراشا لی لآ هتشر رد ریغتم نبرک متا دادعت اب

دومن (

N. Kitazawa, et al., 2010

) همادا رد .

یرون ااوا ا یارب یلآ یاهدیربیه

-

یندعم یدعب ود هب

اتسا هدش هدروآ راصتاا

یلآ دیربیه 

- یندعم

PbBr4

NH3

)6

N(CH2

H3

و هدش دیلوت ییایمیش جور هب

نودام ذج و نامار یگدنکارپ و و یا هعشا جارپ هلیسو هب نآ یلاتسیرک راتااس فیط زین و دیربیه نیا یرون ذج فیط اتسا هتفرگ رارق هعلا م دروم نآ زمرق و هتفرگ رارق یسررب دروم نآ وناسنیمولوتوف دیربیه هب طوبرم وکوتسا ییاجباج

هارمه هب روکذم سا هدش نییعت نوتیاسکا دنویپ یژرنا

ات هب قوف شهوژپ جیاتن

یلآ یاهدیربیه دروم رد نارگشهوژپ ریاس یوس ا هدش هئارا یاه جرازگ هارمه -

6 یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس ی اریر ی یتپا ااوا

- یندعم

یودج رد هسیاقم روظنم هب خهباشم یندعم ای یلآ یاهراتااس اب یندعم 1

- 1 هصلاا

تسا هدش (

T. Dammak, et al., 2007

) ا

لودج ۱ - ۱ - فلتخم یاه شرازگ جیاتن

Stokes shift (exciton binding energy) PL

(nm) Absorption

(nm) Compound

22 nm (181 meV) 402

380 (NH3(CH2)6NH3)PbBr4

(saturated chain)

25 nm (177 meV) 430

405 (C4H9NH3)2PbBr4 (saturated

chain)

17 nm (107 meV) 436

419 (C5H7NH3)PbBr4

(unsaturated chain)

15 nm (127 meV) 417

399 (R–PhNH3)PbBr4

(unsaturated chain)

56 nm (330 meV) _ 555

(NH3(CH2)6NH3)PbI4 (saturated chain)

شهوژپ ا لصاح جیاتن یم ناشن قوف یاه

رشن ثعاب خراددی بیکرت هک دهد ینوتیاسکا

زبتتس فیط هیحان رد -

یم یرتلااب ینوتیاتتسکا دنویپ یژرنا یاراد و هدتتش در اما دتتشاب

یم ناتتتشن یبآ شبات مرب یاراد تابیکرت هد

ن یلی لآ هتتتتشر یاراد تابیکرت نینچمه اد

دنویپ یژرنا عابتتشا ریر تابیکرت اما هدوب یهباتتشم ینوتیاتتسکا دنویپ یژرنا یاراد عابتتشا نییاپ ینوتیاسکا تسا هداد ناشن ار یرت

(

T. Dammak, et al., 2007

ا)

یلآ دیربیه ی یتپا یگژیو 

- یندعم

PbBr4

)2

NH3 1 n+

H2

(Cn

متا توافتم دادعت اب

نبرک

(n=4, 5,7, 12)

هتفرگ رارق یتتسررب دروم یامد رد اهنآ ذج فیط اتتتسا

یامد و قاتا 6 K

اهدیربیه نیا رد امد هب هتتتتسباو وناتتتسنیمولوتوف فیط زین و

اهدص دنویپ یژرنا اب رادیاپ نوتیاس کا لی ش ت ا یکاح جیاتن اتس ا هدش هعلا م فیط رد ذج هبل هب طوبرم کیپ نینچمه اتسا هدوب خقاتا یامد رد یتحmeV

فتم ریداقم اتسا هتفرگ رارق لیلحت دروم یژرنا فاگ هبساحم یارب ذج فاگ توا

یودج رد نبرک متا توافتم دادعت یارب یژرنا 1

- 2 اتسا هدش هداد ناشن نینچمه

رگنایب ادتبا خامد سو عم ا یعبات تروص هب وناس نیمولوتوف فیط تدش تارییغت نآ شهاک وختتتس و دا آ نوتیاتتتسکا رتتتشن تدتتتش ییامن شیازفا تتتتسا هدوب

(

N. Kitazawa, et al., 2010

)

.

فده و همدقم 7

لودج ۱ - 2 - ( نبرک متا توافتم دادعت یارب جیاتن )فلتخم یاهn

a optical absorption measurement

b activation energy

3-2-۱ - یلآ یاهراتخاس یکینورتکلا صاوخ -

یدعبود یندعم

قیاع و اهاناسرمین رد تادماج ی ینورت لا یراون راتااس رد خاه

هب امومع یژرنا فاگ

یژرنا فلاتاا یم هتفگ شناسر راون و تیفرظ راون نیب

تسا مهم روتکاف کی فاگ دناب ادوش

یم صخشم ار دماج هدام کی یگدنناسر نازیم هک نک

د

) 1990 Gurevich et al., L

V.

ا(

رد

یولس و لیسگرون یاهدوید ل م یتاودا ار یلصا تیمها یجورا رون فیط یدیشروا یاه

یلصا لماع ادراد تاودا نیا یحارط رد نآ یژرنا فاگ خفیط نیا نییعترد

اتساه

یم میسقت هتسد ود هب یژرنا فاگ دوش

1 - میقتسم یژرنا فاگ 2

- یژرنا فاگ

امیقتسمریر یرولب هنا ت رد شناسر هب تیفرظ راون ا نورت لا یاقتنا میقتسم یژرنا فاگ رد

یم ماجنا یتباث دوش

خ راون ا نورت لا یاقتنا خمیقتسمریر یژرنا فاگ رد اما تیفرظ هب شناسر

هب ینعی اتسا هارمه هنا ت رییغت اب خدوش رشتنم ه بش رد نوتوف تروصب یژرنا ه نیا یاج

ف تروصب و

رگید ترابع هب و هدش هداد ه بش هب نون یم رده امرگ تروصب

دوش

L V.

(

) 1990 Gurevich et al., .

8 یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس ی اریر ی یتپا ااوا

- یندعم

لکش

۱ - 3 - )فلا میقتسمریغ یژرنا فاگ

، میقتسم یژرنا فاگ) ب )

1986 Kittel, C.

(

یلآ یاهدیربیه -

تیا تتسورپ ادنتتتسه میقتتتسم یژرنا فاگ یاراد یندعم یدعبود یاه

هیلا هیلا ا خیا تماختت هب یلآ یاه

1 هیلا و رتمونان تماختت هب یندعم یاه

6 / 0 رتمونان

یم لی ش ت نایم رد کی رو ب نیبام یژرنا فلاتاا هب یلآ هدام کی رد یژرنا فاگ ادنوش

هدش یاغش ا یلو لوم یاتیبروا نیرتلااب

) HOMO

1(

نییاپ و یاغش ا یلو لوم یاتیبروا نیرت

هدش ن

) LOMO

2(

هیلا یژرنا فاگ هک اجنآ ا ادراد یگتس ب گرزب یلآ یاه

یژرنا فاگ ا رت

هیلا دیربیه ی ینورت لاراتااس ختسا یندعم یاه یلآ یاه

- و دس تروص ب یدعبود یندعم

فاگ هک یندعم یاناس ر مین تاحفص هک یتروص ب ادوش یم هتفرگ رظن رد لیس ناتپ هاچ کچوک یژرنا هاچ ناونع هب دنراد یرت

یم لمع لیتتتسناتپ یاه شقن یلآ یاه هیلا و دننک

دننک یم افیا ار لیسناتپ یاهدس

(Zhang et al., 2010)

ا

1Highest Occupied Orbital

2Lowest Unoccupied MolecularOrbital

فلا

فده و همدقم 9

لکش ۱ - 4 - خاس حرط تیاکسورپ یکینورتکلا رات یدعبود یاه

هاچ یژرنا فاگ] یندعم یاه

) Eg

( رتکچوک

یلآ یاهدس یژرنا فاگ زا )

EHL

دنتسه ( ) [ 2017 Peng et al., .

B (

3-۱ - شهوژپ زا فده

یلآ یدیربیه یاهراتااس یریگرا ب تیمها هب هجوت اب -

تاودا دیدج لسن رد یندعم

یم رظنب یرور اهراتااس نیا ی یتپا و ی ینورت لا ااوا یوررب هعلا م ی ینورت لاوتپا ادسر بیه یاهراتااس زتنس هک ییاجنآ ا ییادتبا یدیر

مهم و نیرت هعلا م رد هلحرم نیرت

یم یدیربیه یاهراتااس ریاس فلاارب اهراتااس نیا زتنس همان نایاپ نیا رد خدشاب

نیا دربراک تلع هب یفرط ا اتسا هتفرگ تروص ییایمیش هداس جور اب اهاناسرمین یولس ل م ی ینورت لاوتپا تاودا تااس رد یدیربیه یاهراتااس روا یاه

و یدیش

فیط نییعت رد یلصا لماع ناونع هب تاودا نیا یژرنا فاگ تیمها و لیسگرون یاهدوید نآ رد یجورا رون یم رظن هب یرور اهراتااس نیا یژرنا فاگ هعلا م خاه

یوس ا ادسر

یلآ یدیربیه یاهراتااس یریگرا ب خرگید -

ی ینورت لاوتپا تاودا رد یدعبود یندعم

خساپ تاانش دنم این یم اهراتااس نیا ی اریر یرون

لماوع یوررب هعلا م نیاربانب ادشاب

یم یلصا فادها ا شهوژپ نیا رد اهراتااس نیا ی اریر یرون راتفر هدنروآ دوجوب دنشاب

ا

2 - نابم ی پ و ی ش ی هن قحت ی ق

۱-2 - همدقم

ی ا کیتپا رد هدام اب رون شنک مهرب هب طوبرم میهافم یتتتضعب لتتتصف نیا رد و11

یم رکذ ی اریر ذج خی اریر ذج بیرتت نوچمه مهم تاحلا تتصا یتتضعب ادوتتش

خموتتس هبترم ی یرت لا یراتفریذپ خی اریر تتتس تتش بیرتت خینوتوفود ذج خعابتتشا شب ق شب قارف و یریذپ وراج جور نینچمه خیریذپ

- جور نیرت راب ا هک Z

یاه

یم یسررب ختسا داوم ی اریر ااوا هعلا م و یسررب ادوش

ی اریر کیتپا هااش فیص وت هب12

یم هدام اب رون شنک مهرب ا یا راتفر نآ رد هک د ادرپ

یم ادیپ یگتس ب یدورف رون تدش هب هدام یرون هدیدپ ادنک

ی یحم رد ی ا کیتپا یاه

یم قافتا ی ا هدیدپ و دنتفا

ای اریر ی یحم رد ی اریر کیتپا یاه

یاتتس رد 1961

ن نارف چیر نیو و13

رد14

و دنداد ماجنا یتتشیام آ ناگیتتشیم هاگتتشناد

رون رگا هک دندرک هدهاتتشم ی

جوم یوط کی اب صختتشم

دباتب زتراوک رولب هب خ

یوط اب یرون

هاتوک جوم یم نوریب نآ ا رت

دیآ ا مود گنهامه دیلوت هدیدپ نامه نیا عقاو رد ا اتسا15

نی

شبات ندروآ تتتسدب یارب یا هویتتش شیام آ جوم یوط اب سودمه یاه

هاتوک لااب ناوت و رت

یم یارب یداع رون همشچ هتبلا ادشاب نینچ ماجنا

شیام آ خییاه یم فیع یلیا رد ادشاب

دودح رد ینادیم لک

7N/C

10 یم ادنک ءاقلا ریحم رد ار یتی اریر کی دناوت نیمه هب

11Linear Optics

12Nonlinear Optics

13Peter Franken

14G.Weinreich

15Second Harmonic Generation

ادوش هدرب را ب رزیل ل م یتدشرپ ه یراب دیاب مود گنهامه هدیدپ هدهاشم یارب لیلد

2-2 - یطخریغ یکیتپا صاوخ

یم قافتا یتقو ی اریر کیتپا هدش یامعا یرون نادیم هب یدام متسیس خساپ هک دتفا

اب ریحم نیا هب یدورو رون وناکرف ی اریر یاه ریحم رد ادتتشاب ی اریر ختتساپ کی یم ریحم نیا رد رون ه یراب ود اتسین ناس ی نآ ا یجورا رون وناکرف رگید ی اب دنناوت

لاتاا هب تتتس تتش بیرتت خی اریر یاه ریحم رد ادننک تیوقت ار رگیدمه و هدرک ط

یم رییغت راچد رون تدش رییغت اب و هتشاد یگتسب یدورف رون تدش دوش

ره کاردا یارب.

متس یس ی اریر راتفر رتقیقد هچ نادیم تردق هب متس یس خس اپ یگنوگچ خی یتپا یاه

یم یتتتسررب ار هدتتتش یامعا یرون وجو نوچ ا مینک

شب ق ءاقلا ثعاب ی یرت لا نادیم د

یم متس یس نیا رد ی یرت لا یم وپ خدوش

دحاو رد یب قود رواتش گ ا هدافتس ا اب ناوت

مجح خ ترابع هب ای خرگید

ی یرت لا شب ق

𝑝 ̃(t)

اداد رارق یتتسررب دروم ار ریحم ختتساپ

تدتتش رد یلامعا ی یرت لا نادیم هب متتسج کی ی یرت لا شب ق یگتتتسب یاه

نییاپ رت

ر تروصب ی ا کیتپا هرتسگ رد ینعی ه با

ی ( 1 - 2 ) یم :دشاب

𝑝 ̃(t) =₀ χ ⁽¹⁾ 𝐸 ̃(t) )1-2(

نآ رد هک

( 1

χ)

رتتتسب اب ی اریر کیتپا رد ادتتتشاب یم یوا هبترم ی ا یراتفریذپ

نادیم تدش ا یناوت یرس تروصب شب ق یم ی یرت لا

ه بار نینچ ناوت :درک نایب ار یا

( 2 - 2 ) ...

)

~ ( )

~ ( )

~( )

~( ^{(3) (3)}

0 )

2 ( ) 2 ( 0 )

1 (

0   

 E t E t E t

t

p      

( هک

2

χ)

( و

3

χ)

هب یم هدناوا موس و مود هبترم ی اریر یرون یراتفریذپ بیترت دنوش

ا

( 1

χ)

و ود هبترم روتتسنات کی

( 2

χ)

یم ااا و هتتس هبترم روتتسنات کی هک یتروتتص رد ادتتشاب

میریگبرظن رد یگدنش اپ نودب و فلاتا نودب ار ریحم خ

یم نام رد شب ق هک تفگ ناوت

t

هظحل رادقم هب اهنت یراتفریذپ یلک تلاح رد اما ادراد یگتتتتسب ی یرت لا نادیم تردق یا

ی اریر یم یلامعا ی یرت لا نادیم دماس ب هب هتس باو لاماک

هظحل خس اپ رگا ادش اب نآ یا

یم خمینک ضرف ار وت

نآ مینا میریگب رظن رد یتباث ریداق م ار اه مهرب .

شنک یرون یاه

12 یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس ی اریر ی یتپا ااوا

- یندعم

هرولب رد مود هبترم ی اریر یم قافتا ییا

و نراقت زکرم هک دتفا ییاهرولب رد یترابع هب ای

هک دنتتتتسین ینوراو نراقت یاراد یم قافتا خ

ادتفا مهرب اما شنک هبترم ی اریر یرون یاه

قت زکرم یاراد یاه ریحم رد مه موتتتس قافتا نراقت زکرم نودب یاه ریحم رد مه و نرا

یم دتفا خدنتس ه ینوراو نراقت یاراد اه اگ و هش یش ل م فرومآ تادماج و تاعیام نوچ .

نآ یارب

( اه

2

χ )

متتتشچ لباق ابیرقت یمن داوم نیا و هدوب یتتتشوپ

شنک مهرب دنناوت یاه

دننک داجیا مود هبترم ی اریر

.(R. W. Boyd, 2007)

یم یلک تروتتصب ( هلداعم ناوت

2 - 2 ی ا ی یرت لا شب ق ا یقیفلت تروتتصب ار )

𝑃̃^𝐿

و

ی اریر ی یرت لا شب ق

NL 𝑝 ̃

درک نایب ری تروصب

:

𝑝 ̃ = 𝑝 ̃^L + 𝑝 ̃^NL )3-2(

رد یس یطانغمورت لا جوم کی راش تنا هلداعم ندروآ تس دب یارب ا ی اریر هدام کی

یم هدافتسا یوسکام تلاداعم هدام کی ی یتپا ااوا ا یرتهب کرد بیترت نیدب ات مینک

هدیدپ نیا رب مکاح نیناوق و ی اریر ری تروتتصب یوتتسکام تلاداعم امیتتشاب هتتتشاد اه

:دنتسه

∇ ⃗⃗⃗ × 𝐻⃗⃗ = 𝐽 + ^𝜕𝐷

𝜕𝑡 _)4-2(

∇ ⃗⃗⃗ × 𝐸⃗ = -^𝜕𝐵

𝜕𝑡 )5-2 (

∇ ⃗⃗⃗ .𝐷⃗⃗ = ρ )6-2(

∇ ⃗⃗⃗ . 𝐵⃗ = 0 )7-2(

𝐷⃗⃗ = ɛ χ 𝐸⃗ = ɛ0 𝐸⃗ +𝑃⃗ = 𝐸⃗ + 4𝜋𝑃⃗ )8-2(

𝐵⃗ = μ0 𝐻⃗⃗ )9-2(

تلاداعم نیا رد 𝐷⃗⃗

و ی یرت لا راش یلاگچ 𝐻⃗⃗

و یسیطانغم نادیم تدش هدنهد ناشن

𝐵⃗ راش یلاگچ اتسا یسیطانغم

ɛ0

و ءلاا ی یرت لا یهدرذگ بیر μ0

یسیطانغم ییاوارت

یم ءلاا ( ه بار ا رگا ادشاب

5 - 2 تابساحم یرس کی هارمه هب نینچمه میریگب یرک )

یم تیاهن رد خی ایر هلداعم میناوت

ی ی اریر جوم تروص هب ار

( هلداعم 10 - 2 تسدب )

:میروآ

t c t

c

n ^{B PNL}

E ₂

2 2 2

2 2 2

2 ~

~ 2

~

 

 

  

 ^ )10-2(

ه بار نیا رد و هدام تس ش بیر n

رگنایب هلداعم نیا ادش اب یم ءلاا رد رون تعرس c

شب ق نآ رد هک تتتسا نگمهان جوم کی

𝑃̃^𝑁𝐿

ثعاب و تتتسا ی اریر ختتساپ هب ربترم

ی یرت لا نادیم ندمآ دوجوب 𝐸⃗

یم نیا قبط ادوش رادقم رگا هلداعم

t

PNL 2 2~



رفص فلاخم 

اتش ی یرت لا یاهراب خدش اب یم

دنریگ یاهراب خویطانغمورت لا رد روملا هیض ق قبط و

یم یسیطانغمورت لا شبات دیلوت رادباتش دننک

R. W. Boyd,2007)

)ا

2 - 2 - ۱ - موس هبترم یطخریغ یراتفریذپ

یتروتتتص رد ریحم رد هک

خ ییاقلا شب ق یدورف رون ی یرت لا نادیم موتتتس ناوت هب

هدیدپ خدش اب هتش اد یگتس ب یم قافتا یا

هتفگ موس هبترم ی اریر هدیدپ نآ هب هک دتفا

یم هدیدپ هلمج ا و دوش موس هبترم ی اریر یاه

خ اتسا تدش هب هتسباو تس ش بیر

دنتتتسه یزکرم نراقت یاراد بکرم داوم ر کا ا

ریحم نیا یارب نیاربانب اه

0 =

) 2

χ(

اذل ا

رزیل رون اب ریحم شنکردنا رد خ

یمن هدهاتتشم مود هبترم تی اریر تهج نیمه هب ادوتتش

ه بار ی ( 2 - 2 :دیآ یمرد ری تروصب )

𝑝 ̃ (t) = ɛ0 χ ⁽¹⁾ 𝐸 ̃(t) + ɛ0 χ ⁽³⁾ 𝐸 ̃³(t) + ,…. )11-2(

اب ه بار یراذگاج ی

( 11 - 2 ) یومرف رد ه بار رد ییاجباج رادرب هب طوبرم

ی ( 8 - 2 )

:تشاد میهاوا

)]

~ ( )

~( [

4 )

~( )

~( (3) 3

0 )

1 (

0 E t E t

t E t

D        )12-2(

ا یریگروتکاف اب

𝐸̃(𝑡)

( هلداعم 12 - 2 ) یم رد ری ل ش هب :دیآ

14 یلآ یدیربیه یدعبود یاهراتااس ی اریر ی یتپا ااوا

- یندعم

Title and Author:

Synthesis, characterisation and nonlinear optical properties of two‐dimensional organic-inorganic hybrids

/ Zahra Safarzadeh Supervisor: Dr. Farhad Sattari

Dr. SoghraMirershadi Graduation date: 24/6/2019

Number of pages: 108 Abstract

Research Aim: During the past several decades, the subjects that attracted much current theoretical and experimental interest are the linear and nonlinear optical properties of semiconductors. Recently, two‐dimensional organic-inorganic hybrids with the general formula (CnH2n+1NH3)2PbX4 (X = Cl, Br, I) have attracted a lot of attention due to their unique and exciting optical properties besides the potential applications in photovoltaic systems.

Thus, the aim of our study is to investigate the nonlinear optical properties of two‐dimensional organic-inorganic hybrids by the Z-scan technique.

Research method: In this thesis, we report on the structural, optical and nonlinear optical properties of (BA)2PbX4 and (PEA)2PbX4 hybrids. Where, BA: CH₃(CH₂)₃NH₂ and PEA: C8H11N. Hybrid structures are synthesized and created by a self-assembly process. The roles of various organic cation and halogen atoms in this structure were studied. Then, we investigated their nonlinear optical properties using a Z-Scan technique, by continuous laser beam with a wavelength of 532 nm. The third-order nonlinear optical properties of the hybrid structures, were measured using single beam Z-scan technique. Briefly, the Z-scan technique is dependent on the evaluation of the transmission of a sample when it is irradiated by a focused Gaussian laser beam and its position is translated through the beam waist of a focused beam along propagation direction. As the sample experiences different laser intensities at different positions, the recordings of the transmission as a function of the Z coordinate provide information about the third order nonlinear effects. Furthermore, the technique gives the real and imaginary parts of the third-order susceptibility, second-order hyperpolarizability and provide important information about the nonlinear optical properties of the materials.

Findings: It can be seen that; energy band gap and nonlinear optical properties can be tuning by changing the organic cation or the type of halogen atoms in these compounds.

Conclusion: The corresponding third-order susceptibilities and second-order hyperpolarizability are calculated to be as large as 10^-8 (esu) and 10^-24 (esu) under laser excitation, respectively. Showing large third-order optical nonlinearity, suggest the potential of the two‐dimensional organic-inorganic hybrids in photonics applications.

Keywords: Organic-inorganic hybrid, Nonlinear optics, Nonlinear susceptibility, Nonlinear refractive index, Hyperpolarizability, Z-Scan.

University of Mohaghegh Ardabili Faculty of Science Department of Physics

Thesis submitted in partial fulfillment for the degree of M.Sc. in the field of solid state physics

Synthesis, characterisation and nonlinear optical properties of two-dimensional organic-

inorganic hybrids

By:

Zahra Safarzadeh

Supervisor:

Dr. Farhad Sattari

Advisor:

Dr. Soghra Mirershadi

24 June 2019