Spin dynamics of excitons, exciton-polaritons, and charge carriers in metal halide perovskite semiconductors

• Antragstellerin: Dr. Natalia Kopteva
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552699366

Ziel des Projekts ist die Untersuchung der Spindynamik von Exzitonen, Exziton-Polaritonen und geladenen Ladungsträgern in BulkBleihalogenid- und bleifreien Perowskit-Halbleitern. Die Untersuchungen werden sich auf die Spin- und Energieniveaustruktur von Exzitonen, die intrinsischen Spinrelaxationsmechanismen und die Rolle der strukturellen Anisotropie konzentrieren. Die Perowskit-Proben werden mit einem breiten Instrumentarium optischer und magneto-optischer Techniken untersucht: Magneto-Reflexion, Magneto-Photolumineszenz, zeitaufgelöste Photolumineszenz, differentielle Reflexion mit Pump-Probe und resonante Brillouin-Streuung. Die Experimente werden mit hoher spektraler Auflösung bei niedrigen Temperaturen im Bereich von 100 mK bis 300 K und in externen Magnetfeldern bis zu 17 T durchgeführt. Wir werden die polarisierte Emission messen, um Einblicke in spinbezogene Phänomene wie die optische Spinorientierung und Spinrelaxation zu erhalten. Bei den untersuchten Proben handelt es sich um Bulk-Kristalle unterschiedlicher Zusammensetzung: organisch-anorganische und vollständig anorganische Materialien mit unterschiedlichen Bandlückenenergien sowie bleifreie anorganische Perowskite mit einer indirekten Bandlückenstruktur, die in Kooperation vorhanden sind. Eine theoretische Analyse der Exzitonen-Energie- und Spin-Niveau-Struktur sowie der Spin-Relaxationsmechanismen wird unsere experimentellen Ergebnisse unterstützen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden nicht nur für die Spinphysik in Perowskit-Halbleitern von grundlegender Bedeutung sein, sondern erlauben auch Rückschlüsse auf (i) die Bandstruktur und -mischung in Perowskit-Kristallen, (ii) die intrinsischen Spin-Relaxationsmechanismen, (iii) den Ursprung der Lichtemission, (iv) die Lokalisierungsmechanismen für Ladungsträger.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen