Elementspezifische lokale Struktur von kristallinen und amorphen CuI-basierten Halbleitern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Sarah Schnohr
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403159832

Kupferiodid (CuI) ist eines der vielversprechendsten Materialien zur Realisierung eines leistungsfähigen, transparenten, p-dotierten Halbleiters, wie er für neuartige, vollkommen transparente, elektronische Bauelemente erforderlich ist. Dotierung oder Legierung von CuI mit einem dritten chemischen Element bietet die Möglichkeit, die elektrischen und optischen Eigenschaften des Materials gezielt zu verändern und für spezifische Anwendungen zu optimieren. Die resultierenden ternären Verbindungen können kristalliner oder amorpher Natur sein. In beiden Fällen beeinflusst die lokale Anordnung der Atome wichtige Materialeigenschaften und somit die Funktionalität des Bauelements. Daher ist es Ziel dieses Projektes, die elementspezifische lokale Struktur von CuI-basierten ternären Halbleiterverbindungen mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie zu untersuchen. In der ersten Förderperiode haben wir bereits Cu-Sn-I-O und CuBrxI1-x Schichten und Pulver analysiert, wodurch wir die Koordination der verschiedenen Elemente des Materials aufdecken und elementspezifische lokale Strukturparameter wie Koordinationszahl, Bindungslängen und Variation der Bindungslängen (Unordnung) bestimmen konnten. In der zweiten Förderperiode werden wir diese Untersuchungen auf andere ternäre Verbindungen aus der Forschungsgruppe erweitern. Dazu gehören kristalline Mischverbindungen, die durch Substitution mit isovalenten oder aliovalenten Kationen entstehen (AgxCu1-xI, RbxCu1-xI beziehungsweise CuI:Se, CuI:Ni), sowie amorphe Legierungen, die durch den Einbau geeigneter aliovalenter Elemente wie In oder Mo stabilisiert werden. Die mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie bestimmte elementspezifische lokale Struktur liefert wichtige Informationen für die Optimierung der Wachstumsprozesse, insbesondere für amorphe Legierungen, bei denen die üblichen Beugungsmethoden nicht länger aussagekräftig sind. Darüber hinaus dienen die lokalen Strukturparameter als Prüfstein für theoretische Rechnungen und unterstützen die Interpretation der elektrischen und optischen Messungen. Auf diese Weise leistet unser Projekt einen wesentlichen Beitrag zu einem umfassenden Verständnis der Zusammenhänge zwischen Wachstumsbedingungen, Struktur und wichtigen Materialeigenschaften. Dies ist eine Grundvoraussetzung, um CuI-basierte Materialien auf ihrem Weg zur Anwendung in zukünftigen transparenten elektronischen Bauelementen entscheidend voranzubringen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2857: Kupferiodid als multifunktionaler Halbleiter