Die Mechanismen der Größen-, Form- und Facettenkontrolle in kolloidalen SnTe-Nanostrukturen für zukünftige optoelektronische Anwendungen

• Antragstellerin: Dr. Fagui He
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525993990

Niedrigdimensionale Halbleiter-Nanomaterialien wie Zinntellurid (SnTe) haben durch den Quanten-Confinement-Effekt großes Potenzial für die Umwandlung von Wärme in Elektrizität. So weist zum Beispiel SnTe, als IV-VI-Halbleiter mit einer Bandlücke von 0,18 eV (Bulk) eine intrinsisch hohe Ladungsträgerkonzentration auf, was zu einem relativ niedrigen Seebeck-Koeffizienten führt. Von daher bietet die Optimierung des Materials durch Dotierung und Legierung große Chancen für thermoelektrische Anwendungen. Darüber hinaus weist SnTe exotische elektronische Eigenschaften wie Supraleitfähigkeit und Ferromagnetismus auf, die es zu einem vielversprechenden Material für den Einsatz in zahlreichen Anwendungen machen, wie zum Beispiel als thermoelektrische Hochleistungsmaterialien, Phasenwechselmaterialien, Infrarotemissions- und -detektionsmaterialien, in der Photovoltaik sowie als Ferroelektrika. In diesem Projekt beabsichtigt die Antragstellerin, neue Ansätze zur Steuerung der Größe und Form von niedrigdimensionalen SnTe-Nanomaterialien zu erforschen, um die optische Anisotropie, abstimmbare elektronische Effekte, das einzigartige optoelektronische Verhalten und die Sensorfähigkeiten von SnTe-Nanomaterialien zu verstehen und zu verbessern. Die Kontrolle der Partikelgröße, Form und Facetten ist immer noch eine Herausforderung für die kolloidale Synthese von SnTe-Nanomaterialien. Darüber hinaus bestimmen die Kontrolle kinetischer Faktoren und die Injektion von Chelatbildnern in die Synthese über die Bildung der phasenreinen Nanomaterialien, über die Größenverteilung und die Form. Noch wichtiger ist, dass, nach Kenntnis der Antragstellerin, bisher keine klaren und systematischen Trends berichtet wurden, die die kristallographischen und chemischen Eigenschaften von kolloidalen SnTe-Nanostrukturen mit ihren optischen oder optoelektronischen Eigenschaften korrelieren. Dieses Forschungsprojekt konzentriert sich auf die Beziehung zwischen der Morphologie von SnTe-Nanokristallen und deren optoelektronischen Eigenschaften. Im Hinblick auf die Synthese werden die physikalischen und chemischen Parameter, die die Morphologie von SnTe-Nanopartikeln beeinflussen, im Detail untersucht. Das vorgeschlagene Projekt konzentriert sich auch auf die Faktoren, die letztendlich die Form von Nanopartikeln und die elektrischen Transporteigenschaften der kolloidalen SnTe-Nanostrukturen beeinflussen, um ein tiefes Verständnis der Verbindung zwischen den verschiedenen Morphologien und ihre optischen oder optoelektronischen Eigenschaften zu erlangen. Aus Sicht der Grundlagenforschung wird das Projekt dazu beitragen, die grundlegende Verbindung zwischen SnTe-Nanostrukturen und ihren optoelektronischen Eigenschaften zu verstehen. Die Ergebnisse dieser Studie werden der kontrollierbaren Synthese von definierten SnTe-Strukturen sowie der Erforschung neuartiger optischer oder optoelektronischer Bauelemente und topologischer kristalliner Isolatoren zugutekommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen