Magneto-optische Funktionalität und Energietransfer in Metall-Halogenid Perowskit Nanokristallen dotiert mit Übergangsmetallen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerd Bacher
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410410899

Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der magneto-optischen Funktionalität and des Energietransfers von Perowskit-Nanokristallen dotiert mit Übergangsmetallen (vornehmlich Mn). Durch die spezielle Kristallstruktur von Blei-Halogenid Perowskit-Nanokristallen (APbX3, A = Cs, MA, FA; X = Cl, Br, I) erwartet man den Einbau von Übergangsmetallen auf 6-fach koordinierten Gitterplätzen – im Gegensatz zu den traditionellen, Übergangsmetall-dotierten II-VI Chalkogeniden, bei denen die Dotierstoffe auf 4-fach koordinierten Gitterplätzen sitzen. Die Einzigartigkeit dieser Materialien ist zudem bedingt durch die unterschiedliche Bandstruktur (das Leitungsband wird aus p-Zuständen, das Valenzband aus s-Zuständen gebildet) und die stärker ionische Bindung im Vergleich zu II-VI Nanokristallen. Darüberhinaus existiert ein Phasenübergang von der kubischen zur tetragonalen und orthorhombischen Phase bei Reduktion der Temperatur.Trotz vieler Berichte über Mn2+-dotierte APbX3 Nanokristalle in der Literatur ist es bisher nicht gelungen, eine erhöhte magneto-optische Funktionalität aufgrund der sp-d Austausch-Wechselwirkung nachzuweisen. In diesem Projekt soll mittels Messungen des magnetisch zirkularen Dichroismus sowie durch (Magneto) Lumineszenz-Experimente über einen weiten Temperaturbereich die sp-d Austausch-Wechselwirkung studiert werden. Es wird erwartet, dass diese aufgrund der unterschiedlichen Koordinationszahl der Dotieratome und der stärker ionischen Bindung – beides sollte die Hybridisierung beeinflussen – gegenüber 'klassischen' II-VI Materialien verändert ist. Darüberhinaus soll untersucht werden, wie der erwartete Phasenübergang den Energietransfer von Bandzuständen zu den Dotieratomen (und zurück) beeinflusst und inwieweit durch eine geeignet eingestellte Bandlücke (z.B. über das Br/I Verhältnis bzw. die Nanokristallgröße) im Vergleich zum internen 4T1 – 6A1 Mn2+ Übergang duale Emitter mit zwei ausgeprägten kritischen Temperaturen realisiert werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen