Study of optical and magnetic properties of organic-inorganic magnetic perovskites

Ershadi, Fatemeh (2020) Study of optical and magnetic properties of organic-inorganic magnetic perovskites. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
67.pdf

Download (2MB)

Abstract

Research Aim: According to the recent remarkable developments of the organic-inorganic hybrids in the next generation solar cells, light-emitting diodes and optoelectronics devises, investigation of the synthesis strategies, crystal structure, magnetic properties, linear and nonlinear optical properties of lead-free halide perovskites seem to be necessary. In this study, 3D CH3NH3FeCl3 Organic–inorganic perovskite and 2D hybrids, (CH3(CH2)3NH3)2FeCl4 and) C6H5(CH2)2NH3)2FeCl4 have been prepared. The effect of organic cation on the electronical, magnetic and optical properties of the structures have been studied experimentally. Research method: In this thesis, we report on the structural, magnetic, optical and nonlinear optical properties of 2D/3D hybrids. Hybrid structures are synthesized. The roles of various organic cations and ferromagnetic atom 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. 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 magnetic properties of hybrid structures have been studied by VSM magnetometer. Findings: It is observed that the energy gap, magnetic properties and nonlinear optical properties can be adjusted by changing the type of organic cations. Conclusion: The corresponding third-order susceptibilities and second-order hyperpolarizability are calculated to be as large as 10-2 (esu) and 10-4 (esu) under laser excitation, respectively. Showing large third-order optical nonlinearity, suggest the potential of the two‐dimensional organic-inorganic hybrids in photonics applications. Also, the C6H5(CH2)2NH3)2FeCl4 hybrids show the superparamagnetic behavior due to the large organic chain, large saturation magnetism, and negligible value of coercivity field.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: مطالعه‌ی خواص اپتیکی و مغناطیسی پروسکایت‌های مغناطیسی آلی-معدنی
Persian Abstract: هدف: با توجه به اهمیت بکارگیری ساختارهای هیبریدی آلی- معدنی در نسل جدید سلول¬های خورشیدی، دیودهای نورگسیل و ادوات اپتوالکترونیکی، مطالعه بر روی سنتز، ساختار بلوری،خواص مغناطیسی، خواص نوری خطی و غیرخطی ساختارهای پروسکایتی بدون سرب ضروری به نظر می¬رسد. در این پایان نامه ساختار پروسکایتی سه بعدی هیبریدی آلی-معدنی CH3NH3FeCl3 و نیز ساختارهای هیبریدی دوبعدی CH3(CH2)3NH3)2FeCl4) و C6H5(CH2)2NH3)2FeCl4) سنتزشده¬اند. تاثیر نوع کاتیون آلی بر روی خواص الکترونیکی، مغناطیسی و اپتیکی ساختارهای ذکر شده بطور تجربی مطالعه شده است. روش‌شناسی پژوهش: در این پایان نامه، خواص ساختاری، مغناطیسی و نوری خطی و غیرخطی ساختارهای دو بعدی و سه بعدی بررسی شده است. ابتدا این ساختارها سنتز شده اند. تاثیر کاتیون های آلی و اتم فرومغناطیسی در این ساختارها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین خواص نوری غیرخطی توسط روش جاروب-Z توسط لیزر پیوسته با طول موج 532 نانومتر مورد مطالعه قرار گرفته است. بطور خلاصه روش جاروب-Z به تراگسیلندگی نور از نمونه وقتی تحت تابش لیزر گوسی قرار می‌گیرد و نیز به جابه‌جائی نمونه در اطراف نور کانونی شده بستگی دارد. با تغییر شدت نور در محل‌های مختلف در اطراف کانون نور تراگسیل شده اطلاعات جالبی را در مورد اثرات نوری غیرخطی مرتبه سوم بدست می‌دهد. علاوه بر این، خواص مغناطیسی ساختارهای هیبریدی توسط مغناطیس سنج نمونه مرتعش مورد مطالعه قرار گرفت است. یافته‌ها: نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که با تغییر نوع کاتیون آلی، به راحتی می¬توان گاف انرژی، خواص مغناطیسی و خواص نوری غیرخطی این ساختارها را کنترل کرد. از این رو امید می رود که بتوان از این ساختارها در ادوات الکترونیکی و اپتیکی بهره برد. نتیجه‌گیری: پذیرفتاری غیرخطی مرتبه سوم و فراقطبش پذیری مرتبه دوم به ترتیب از مرتبه‌های esu 10-2 و esu 10-24 محاسبه شده‌اند. این غیرخطیت مرتبه سوم بزرگ، نوید بخش امکان بکارگیری ساختارهای دوبعدی هیبریدی آلی-معدنی در ادوات فوتونیکی می‌باشد. همچنین ساختار هیبریدی C6H5(CH2)2NH3)2FeCl4 که ماده آلی آن، نسبت به ماده آلی سایر ساختارهای مورد مطالعه، دارای¬ مولکول¬های درشت¬تری است، دارای مغناطش اشباعی بزرگتر بوده و میدان وادارندگی آن نیز بسیار ناچیز بوده و می¬تواند قابل صرف نظر باشد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Sattari, FarhadUNSPECIFIED
Mirershadi, SoghraUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Mirzaee, ShararehUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Date Deposited: 19 Jul 2021 07:52
Last Modified: 19 Jul 2021 07:52
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/13216

Actions (login required)

View Item View Item