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Projekt
Dielektrische Effekte in Hybrid Perovskiten und Ladungs-selektive Charakterisierung von Ladungsträgerfallen
Fachliche Zuordnung
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424708448
In diesem Projekt sollen die dielektrischen Effekte in den Metall-Halogenid-Perovskiten (MHP) fortgeführt werden, sowie die Ladungsträger-spezifische Fallenanalyse in den MHPs erfolgen.Aufgrund der niedrigen Steifigkeit des Gitters ergeben sich sehr große dielektrische Konstanten in den MHPs. Diese erklären auf ganz geradlinige Weise die großen freien Weglängen der Ladungsträger und den geringen Einfluss von Störstellen auf den Ladungstransport. Unser hierzu zugrundeliegendes dielektrisches Modell ist in über 100 Arbeiten bestätigt worden. Grundlage ist die Kombination des klassischen Fröhlich Polarons mit einer zweiten Abschirmung durch rotierende Dipolmoleküle. Wir konnten im laufenden Projekt zeigen, dass in Fällen, wo der zweite Mechanismus nicht auftreten kann, die dielektrischen Konstanten niedrig bleiben z.B. im vollständig anorganischen CsPbBr3. Die Ladungsträgerbeweglichkeit sinkt demzufolge deutlich. Die erste Förderperiode hatte zum Ziel, Einkristalle und dünne Filme von diversen 3D und 2D MHPs herzustellen, um darauf aufbauend diese vergleichend dielektrisch charakterisieren zu können. Alle Prozessrouten sind jetzt in der Gruppe reproduzierbar etabliert, inklusive der Bridgman Einkristallzucht. Über die angekündigten Verfahren hinaus war die Festkörperreaktion der Pulver der Edukte erstaunlich erfolgreich. Derzeit werden die Kristallreinigung und Verbesserung der Kristallgrößen vorangetrieben.Die Metall-Isolator-Halbleiter thermisch aktivierte Stromtechnik wurde erfolgreich implementiert, um Ladungs-spezifisch die elektronischen Fallenzustände charakterisieren zu können. Die Messungen waren für Dünnfilme und Kristalle bis 400 µm Dicke erfolgreich. Eine quantitative Analyse der Fallenzustände kann jetzt sowohl für Korngrenzen als auch Elektrodengrenzflächen durchgeführt und der Ladungsart-spezifische Einfluss auf die Alterung charakterisiert werden. Auf der Suche nach weiteren Absorbern mit kleinen Molekülen haben wir bisher zumindest ein völlig neues System identifiziert. Das Ziel der zweiten Förderperiode ist es, auf diesen Grundlagenarbeiten aufzubauen. In derzeit zehn verschiedenen Absorbermaterialien sollen die Fallenzustände mit der MIS-TSC Technik charakterisiert werden. Die Anisotropien in 2D-Systemen sollen analysiert werden. Ferner soll über einen sehr großen Frequenzbereich die Ladungsträgerdynamik verstanden werden. Wir sind jetzt in der Lage, alle vorgesehenen Absorber als Einkristalle und dünne Filme herzustellen. Im Rahmen der Niederfrequenzanalyse soll die Ionenbewegung unter elektrischem Feld verstanden und zur Alterung in Beziehung gesetzt werden. Der Schwerpunkt für die zweite Periode wandelt sich von der Herstellung zur Charakterisierung.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Mitverantwortlich
Privatdozent Dr. Vladimir V. Shvartsman
