Forscher der University of Cambridge haben erstmals eine präzise Steuerung der atomaren Struktur von Halogenid-Perowskiten erreicht. Mit einem dampfbasierten Verfahren wachsen sie ultra-dünne Schichten aus drei- und zweidimensionalen Perowskiten Schicht für Schicht, wodurch Bandlücken und Ladungstransport gezielt eingestellt werden können. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Science, eröffnen den Weg zu skalierbaren, langlebigen Perowskit-Bauelementen für Solarzellen, LEDs und Quantentechnologien.
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Yang Lu
Das Verfahren ermöglicht epitaktisches Wachstum mit Schichtdicken im Sub-Nanometer-Bereich. Jede Schicht übernimmt eine spezifische Funktion im Ladungstransport: Elektronen und Löcher werden gerichtet getrennt oder zusammengehalten, um Energieverluste zu minimieren. Die Bandlücke zwischen Schichten lässt sich um mehr als 0,5 Elektronenvolt variieren; die Lebensdauer von Ladungsträgern steigt auf über 10 Mikrosekunden.
Hintergrund: Perowskite sind kostengünstiger und spektral effizienter als Silizium, litten jedoch unter Instabilität und mangelnder Schichtkontrolle. Das dampfbasierte Verfahren – analog zur Halbleiterindustrie – überwindet diese Hürden. Durch gezielte Änderung der Wachstumsbedingungen lassen sich Übergänge zwischen Schichten so gestalten, dass Ladungen gezielt vereint oder getrennt bleiben.
Die Technik könnte Perowskite für kommerzielle Anwendungen tauglich machen: von hocheffizienten Hybrid-Solarzellen über langlebige LEDs bis hin zu Lasern und Detektoren. Langfristig sind Anwendungen in der Quantentechnologie denkbar. 10.1126/science.adx5685.
DOI: 10.1126/science.adx5685.
