SPP 2196/1: Transport von optischen Anregungen in niederdimensionalen Halogenid-Perowskiten: Coulomb-Effekte und Strukturdynamik

Die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Halogenid-Perowskite (HaP) revolutionierten und inspirierten breite Gebiete der Festk?rperforschung. Das enorme Interesse wurde durch rapide technologische Fortschritte hoch-effizienter HaP-basierter Solarzellen und flexibler Optoelektronik stark beschleunigt. Die damit erzielten Ergebnisse waren sensationell und au?erordentlich vielversprechend, insbesondere hinsichtlich alternativer Energiequellen und kosteneffizienter Lichterzeugung. Allerdings blieb eine Reihe fundamentaler wissenschaftlicher Fragen offen, vor allem im Zusammenhang mit dem nicht-trivialen Verhalten grundlegender optischer und struktureller Anregungen. Zusammen mit der fortw?hrenden Suche nach neuen HaP Verbindungen motiviert dies unsere zentralen Fragestellungen nach der mikroskopischen Natur des optischen Transports, Einfluss von Coulomb-Wechselwirkungen der Ladungstr?ger, deren Kopplung an die Gitterdynamik, bis hin zur vollst?ndigen Ausnutzung der strukturellen, elektronischen, und chemischen Abstimmbarkeit von HaPs.Das Ziel unserer Forschung ist die Beantwortung dieser kritischen Fragen aus kombinierten experimentellen und theoretischen Perspektiven, angewandt auf zweidimensionale (2D) HaP Verbindungen. Im Rahmen dieses Projektes wollen wir den Transport optischer Anregungen in 2D HaPs untersuchen, indem wir ein grundlegendes Verst?ndnis von Coulomb-Effekten und Strukturdynamik entwickeln, welches wir anschlie?end auf die Entwicklung von Bauelementen und die Synthese neuartiger Verbindungen direkt übertragen. Die besondere Eignung von 2D HaPs liegt in der abstimmbaren St?rke der Coulomb-Wechselwirkung sowie pr?ziser Kontrolle über die Strukturdynamik und Exzitonen-Phonon-Kopplung durch die au?ergew?hnliche chemische und strukturelle Flexibilit?t dieser Materialien.Das Erreichen dieser Ziele wird durch eine hocheffiziente Verknüpfung zwischen Theorie, Spektroskopie, Materialsynthese, und Bauelemententwicklung anvisiert. Es werden mikroskopische Berechnungen der Strukturdynamik durchgeführt, Beitr?ge der Vielteilcheneffekte untersucht, Elektronen-Loch-Propagation mit hochsensitiven zeitaufgel?sten Methoden direkt verfolgt, und schlie?lich der komplette Weg von der Materialsynthese bis hin zu Bauelementen verfolgt. Die Forschungsaktivit?ten werden ferner in ein breiteres Kooperationsnetzwerk mit exzellenten theoretischen und experimentellen Partnern eingebettet. Insgesamt widmet sich unsere Agenda hochaktuellen Fragen an der vordersten Front des Forschungsgebietes. Das Erreichen der Forschungsziele wird uns insbesondere erm?glichen, eine fundamentale Grundlage für die Steuerung optischer Anregungen in HaP-basierten Systemen zu schaffen, um das Zusammenspiel von optischer und struktureller Dynamik pr?zise zu kontrollieren. Wir hoffen damit ein fundamentales physikalisches Bild der relevanten Prozesse zu entwickeln, um zukünftige technologische Fortschritte auf dem Gebiet der Hybrid-Halbleiter zu motivieren und mitzugestalten.