Effiziente Weißlicht-Emission in nicht-toxischen, eindimensionalen Perowskiten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Sangam Chatterjee; Dr. Johanna Heine
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531281367

Beleuchtung verbraucht 1805 TWh oder 7 % des weltweiten Stromverbrauchs. Einzelne Materialien mit effizienter und stabiler intrinsischer Weißlicht-Emission sind ideal geeignet für Beleuchtungsanwendungen, aber eine spektral breite Photonenemission in einem einzigen Material ist selten. Organisch-anorganische Metallhalogenid-Perowskite stoßen aufgrund ihrer hervorragenden optoelektronischen Eigenschaften und ihres Potenzials für optische Anwendungen auf großes Forschungsinteresse. Sie zeigen eine spektral breite Weißlicht-Emission durch selbstgefangene Exzitonen, die durch Gitterverzerrungen im angeregten Zustand entstehen. Die am meisten untersuchten und effizientesten Perowskit-Materialien enthalten jedoch Blei, ein neurotoxisches Schwermetall, und sie zersetzen sich unter Normalbedingungen durch Feuchtigkeit, Sauerstoff, Licht und erhöhte Temperaturen. Außerdem ist der Zusammenhang zwischen strukturellen Faktoren und der Weißlicht-Emission unklar. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Strukturbeziehung und die Dynamik von selbstgefangenen Exzitonen in neuartigen eindimensionalen Perowskit-Derivaten aufzudecken, die elektrische Injektion von Ladungsträgern zu realisieren und sie in einem Weißlicht-Emitter nutzbar zu machen. Wir werden ein interdisziplinäres Team aus anorganischer Chemie und experimenteller Halbleiterphysik zusammenstellen, um eindimensionale Perowskit-Einkristalle auf Antimon- und Bismutbasis zu synthetisieren, zur Klärung der Struktur-Eigenschafts-Beziehung beizutragen und Leitprinzipien für optimierte Weißlicht-Emitter auf Perowskitbasis zu entwickeln. Dazu gehören eine optimierte Langzeit- und Betriebsstabilität sowie eine optimale Quanteneffizienz. Letztendlich werden wir einen optimierten Weißlicht-Emitter bauen. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, eine umweltfreundliche und energieeffiziente Festkörperbeleuchtung auf Perowskit-Basis zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan
• Kooperationspartner: Professor Dr. Hirokazu Tada