Entmystifizierung der Exziton-Dotanden Wechselwirkung in Bleihalogenid-Perowskiten durch magnetooptische Spektroskopie an einzelnen Nanokristallen

• Antragsteller: Dr. Pradeep Kodimana Ramakrishnan
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515545208

Perowskit-Nanokristalle (NK) basierend auf Bleihalogeniden, sowohl in ihrer hybriden organisch-anorganischen MAPbX3 (MA=CH3NH3; X=Cl, Br, I) Zusammensetzung als auch in der vollständig anorganischen Form von Blei- und Cäsiumhalogeniden (CsPbX3), haben sich als potenzielle Kandidaten für eine Vielzahl von optoelektronischen und photonischen Technologien herauskristallisiert. Diese reichen von Photovoltaikzellen bis hin zu Leuchtdioden und Lasern. Wie bei Chalkogenid-Nanostrukturen können die optischen Eigenschaften von Perowskit-NK durch Kontrolle von Größe, Form und Zusammensetzung eingestellt werden. Dadurch können Emissionsspektren über das gesamte sichtbare Spektrum erhalten werden. Kürzlich ist es gelungen, Perowskit-Nanokristalle mit Übergangsmetallen, wie z. B. Mn2+, zu dotieren. Das Interesse an dotierten Perowskit-NK konzentrierte sich hauptsächlich auf die Effizienz der Dotierstoffemission, die spektrale Durchstimmbarkeit der Lumineszenz, und die auftretende duale Emission. Obwohl mehrere Studien durchgeführt wurden, um den Mechanismus der Dotierstoffemission zu enträtseln, gibt es noch eine Reihe wichtiger offener Fragen, insbesondere bezüglich der Wechselwirkung zwischen Manganspins und den Exzitonen, in diesen Systemen. Um diese Lücke zu schließen, soll der Mechanismus der Dotierstoffsensibilisierung mittels optischer Spektroskopie an einzelnen, gezielt ausgewählten Mn-dotierten Perowskit-Nanokristallen untersucht werden. Wir wollen die Rolle der Exziton-Feinstruktur beim Energietransfer von den Perowskit-Wirtskristallen zum Dotierstoff verstehen und den Einfluss der Exziton-Dotierstoff-Wechselwirkung auf die Dotierstoff-Sensibilisierung untersuchen. Dazu werden magnetfeldabhängige Experimente an einzelnen Nanokristallen mit unterschiedlicher Dotierstoffkonzentration und Halogenidzusammensetzung sowie gezieltem Quanteneinschluss durchgeführt. Durch Extraktion des g-Faktors mittels Magnetolumineszenz-Spektroskopie an einzelnen Nanokristallen soll die Hypothese einer erhöhten sp-d Austauschwechselwirkung durch Quanteneinschluss in Perowskit-Nanokristallen bestätigt oder widerlegt werden.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle