pnp-Schaltbare Materialien als Dioden und Transistoren (pnp-mat)

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Walter Holleitner; Professor Dr. Tom Nilges
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522732992

Im Projekt soll der erstmalige Nachweis und Bau von Einkomponenten Dioden (EK-D) und Transistoren (EK-T) geführt bzw. realisiert werden. Im Anschluss ist die Nutzung dieser Bauteile als Licht- oder Gasdetektoren vorgesehen. Hierzu werden pnp-schaltbare Halbleiter wie Ag18Cu3Te11Cl3 und AgCuS synthetisiert, die bei Raumtemperatur und 364 K reversible strukturelle Phasenumwandlungen und dabei einen einzigartigen pnp-Schalteffekt ihrer Halbleitereigenschaften zeigen. Ziel des Vorhabens ist die Nutzung dieses Schalteffekts zum Bau von Dioden und Transistoren, die nicht aus zwei unterschiedlich dotierten Halbleitern aufgebaut sind, sondern mittels geschickter thermischer Aktivierung generiert werden können. Mittels U/I Kennlinien an Bulk- und Nanomaterialien werden die physikalischen Eigenschaften, die Umwandlungskinetik zwischen dem p- und n-leitenden Zustand und elektrischen Kenngrößen der Dioden und Transistoren bestimmt. Neben den angeführten Verbindungen werden neue pnp-Schaltmaterialien gesucht und die bekannten Verbindungen durch Substitution von Kationen und Anionen bezüglich der Schalteigenschaften optimiert. Ausgewählte Verbindungen sollen anschließend auf Ihr Potential als Gas- oder Lichtdetektoren hin untersucht werden, wobei die Messung der elektrischen Eigenschaften (U/I Kennlinien) nach gezielter Gasadsorption, Lichteintrag oder zur Wasserspaltung vorgesehen ist. Insbesondere Ag18Cu3Te11Cl3 bringt, mit einem pnp-Schaltvorgang bei Raumtemperatur, ideale Voraussetzungen und ein hohes Anwendungspotential in den angeführten Bereichen mit. Kürzlich konnte das Diodenverhalten von Ag18Cu3Te11Cl3 nachgewiesen und publiziert werden. Das Projekt soll durch enge Zusammenarbeit von zwei Arbeitsgruppen mit Kompetenzen in chemischer Materialsynthese, Nanochemie und Kristallphysik realisiert werden. Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts können Einkomponenten Dioden (EK-D) und Transistoren (EK-T) vermutlich als vollständig neue Art von Baueinheiten in vielen Anwendungsgebieten wie der IT Technologie, der Sensorik oder der Katalyse angewendet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Chongwu Zhou