Lokal dotierte Nanorods: Abstand als neue Dimension für exzitonische Nanostrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Boldt
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348534455

Ziel dieses Projektes ist die Synthese von Halbleiter-Nanostäbchen, welche lokal begrenzt durch Übergangsmetallionen dotiert sind. Halbleiternanokristalle sind attraktive Materialien zur Energiegewinnung und -umwandlung, z.B. in Solarzellen, Lasern, und in der Photonik. Neben dem gut verstandenen Größenquantisierungseffekt, der es erlaubt optische und elektronische Eigenschaften über Größe und Form der Nanopartikel einzustellen, spielt die Dotierung mit Fremdionen eine zunehmend bedeutendere Rolle bei der Herstellung funktionaler Nanomaterialien. Übergangsmetalle, insbesondere paramagnetische Ionen, sind dafür nützlich, da sie über ihr magnetisches Moment und ihre größenunabhängige Fluoreszenz detektiert werden können. Die Übertragung angeregter Ladungsträger auf Dotieratome erfolgt extrem schnell, was eine Beobachtung des Ladungstransfers in dotierten Nanokristallen bisher unmöglich gemacht hat. Wir schlagen daher ein 1D-Struktur vor, in der die dotierte Region des Halbleiters räumlich getrennt von einem zweiten Rekombinationszentrum (z.B. einem Heteroübergang) durch die Länge des Stäbchens vorliegt. Dies erlaubt, die dotierungsbedingten Prozesse von der Anregung und Ladungsträgerrekombination zu entkoppeln und dadurch die fundamentalen Ladungsträgerdynamiken kurz nach der Absorption eines Photons aufzuklären. Dies Projekt führt Abstand als neue Größe zur Kontrolle über Dotierung von Nanokristallen ein und ermöglicht das Design und die Herstellung dotierter Nanopartikel mit Kontrolle über die Verteilung von Dotieratomen über den derzeitigen Stand der Forschung hinaus. Die Ergebnisse werden von hoher Relevanz für Energiematerialien und Photovoltaik, Spintronik, und neuartige Fluorophore sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Trevor Smith