Electroluminescent perovskite nanocrystals – From tailor-made nanocrystal assemblies to light-emitting devices

01.01.2020 bis 31.12.2022

Bleihalogenid-Perowskite stellen eine an und für sich bekannte Materialklasse dar, die jedoch seit kurzem große Bedeutung für die Optoelektronik erlangt hat. Insbesondere Nanokristalle aus dieser Familie, wie z.B. CsPbX3 (mit X=Cl, Br, I), sind sehr vielversprechend als lumineszierende Materialien für mögliche Anwendungen in Leuchtdioden. Sie verbinden die Vorteile von Perowskit-Volumenhalbleitern – insbesondere deren Defekttoleranz, Verarbeitbarkeit aus der Flüssigphase und Durchstimmbarkeit der Energielücke – mit wohlbekannten Eigenschaften von kolloidalen Quantenpunkten, wie z.B. hoher Photolumineszenzquantenausbeute bei geringer Emissionslinienbreite sowie einfacher Farbabstimmung durch Größe oder Zusammensetzung der Partikel. Allerdings ist man bei Elektrolumineszenzanwendungen von Quantenpunkten häufig mit dem Problem konfrontiert, dass hohe Photolumineszenzausbeute und gute Ladungsträgerinjektion und –transport sich gegenseitig ausschließen oder zumindest beeinträchtigen. Für Bleihalogenid-Perowskite sind ähnliche Probleme zu erwarten; allerdings ist dies bisher noch nicht im Detail untersucht. Daher ist das Hauptziel dieses Projekts, eine neuartige Strategie für den Ligandenaustausch zu entwickeln, so dass simultan die für hohe Photolumineszenz notwendige Oberflächenpassivierung der Nanokristalle erreicht wird, wie auch eine gute elektronische Kopplung zwischen den Nanokristallen, so dass Ladungsträger für Elektrolumineszenzbauteile hinreichend gut injiziert und transportiert werden können. Unser eigener Zugang wird darin bestehen, dass ladungsneutrale organische Pi-Systeme als Liganden verwendet werden, die eine kovalente Kopplung der Nanokristalle induzieren. Im Verlauf des Projekts wird eine Vielzahl wissenschaftlicher Fragen zum grundlegenden Verständnis von Perowskit-Halbleitern adressiert.