Umwelt-freundliche 0D/2D-Nanokomposite für Breitband-UV-Vis-NIR-Photodetektoren

• Antragsteller: Professor Dr. Dietrich R. T. Zahn
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424154386

Die Entwicklung neuer Breitband-sensitiver und selbst-angetriebener Photodetektoren, die auf Heterostrukturen von 0D-Nanokristallinen (Quantum Dots - QDs) und 2D-Mehrlagen- und Einlagenmaterialien basieren, kann durch die Nutzung neuer, toxizitätsfreier multinärer Chalkogenid-QDs und einfach verfügbarer, stabiler halbleitender und leitender 2D-Nanoschichten deutlich vorangetrieben werden. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf neue zuverlässige Protokolle der wässrigen Synthese von multinären Cu(Ag)-In-Se- und Cu-Zn-Sn-Se-QDs mit kontrollierter Zusammensetzung / Größe, auf die Beziehungen zwischen der Morphologie und den photophysikalischen Eigenschaften solcher QDs und die Dynamik des photoinduzierten Ladungstransfers in 0D/2D-Kompositen von Metall-Selenid-QDs mit Monolagen von reduziertem Graphenoxid (RGO) und Kohlenstoffnitrid (SLCN) als Komponenten von Photodetektoren.Das Projekt kombiniert mehrere zusammenhängende Forschungsaufgaben, einschließlich (i) der Herstellung von wasserlöslichen Kompositions- und Größen-selektierten Cu(Ag)-In-Se- und Cu-Zn-Sn-Se-QDs; (ii) detaillierte Untersuchung der elektro- und photophysikalischen Eigenschaften solcher QDs sowie ihrer Komposite mit SLCN und RGO; (iii) vertiefte Einblicke in die Mechanismen/Dynamik des photoinduzierten Elektronentransfers zwischen QDs und 2D-Einheiten in Abhängigkeit von der QD-Größe/Zusammensetzung und den Akzeptoreigenschaften von RGO und SLCN; (iv) Auswahl der vielversprechendsten 0D/2D-Heterostrukturen als UV-vis-NIR-sensitive Elemente von Photodetektoren.Dieses Projekt hat einen eindeutigen Proof-of-Concept-Charakter und wird eine fundamentale Basis für das Design neuer selbst-angetriebener Photodetektoren mit hoher Leistung bieten. Darüber hinaus wird erwartet, dass es einen markanten Einfluss auf die Entwicklung neuer "grüner" Synthesen von vis-NIR-lumineszierenden QDs, Chalkogenid-0D-Materialien mit vielversprechenden magnetischen und thermoelektrischen Eigenschaften sowie von Breitband-sensitiven Photokatalysatoren von künstlichen Photosynthese-Prozessen haben wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen