In diesen Solarzellen haben Elektronen den Dreh raus

Bewegt sich ein Elektron durch organisch-anorganische Perowskit-Halbleiter, so zeigt sein Spin wie eine Magnetnadel stets senkrecht zur Bewegungsrichtung (gelb) und zu elektrischen Feldern (schwarz). FAU/Daniel Niesner

Die Ergebnisse des Erlanger Teams des Lehrstuhls für Festkörperphysik, des i-Meet am Department für Materialwissenschaften und des Bayerischen Zentrums für Angewandte Energieforschung wurden jetzt im renommierten Fachmagazin Physical Review Letters veröffentlicht und von der Redaktion als Editor’s Suggestion besonders hervorgehoben.*

Elektronen sind die Elementarteilchen, die elektrische Ladung transportieren, und so als Strom unser modernes Leben ermöglichen. Neben ihrer Ladung tragen die Elektronen auch einen Spin. Der Spin macht das Elektron zu einem winzigen Magneten. In den meisten Materialien kann dieser Magnet beliebig zur Bewegungsrichtung des Elektrons orientiert sein. Nur unter Ausnutzung ganz bestimmter Effekte lässt sich der Spin ausrichten.

Wissenschaftler suchen aktiv nach Materialien, in denen eine solche Ausrichtung stattfindet, da sich damit neuartige Elektroniken entwickeln ließen. Rechnungen haben gezeigt, dass dies in organisch-anorganischen Halbleitern mit Perowskit-Struktur der Fall sein könnte.

Diese Kristalle zeichnen sich dadurch aus, dass sie anorganische Komponenten (Blei oder Zinn, und Iod oder Brom) mit organischen Molekülen verbinden, und die wünschenswerten Eigenschaften beider Materialklassen kombinieren. Die Materialien haben in den letzten Jahren für Aufsehen gesorgt durch ihre hohe Effizienz in Solarzellen, Lasern, Leuchtdioden, sowie in Detektoren für sichtbares Licht, UV- oder Röntgenstrahlung.

Im Experiment konnte die Ausrichtung des Spins in dem Material jetzt erstmalig direkt nachgewiesen werden. Die Ausrichtung wird durch einen Effekt erreicht, der nach dem ukrainischen Physiker Emmanuil I. Raschba benannt ist. Dabei zeigt der Spin des Elektrons wie eine Magnetnadel stets senkrecht zu elektrischen Feldern, die durch Verzerrungen im Material erzeugt werden.

Wissenschaftler der FAU konnten den stärksten bis heute bekannten Raschba-Effekt nachweisen. Die Ergebnisse liefern einerseits eine Grundlage für die Erklärung und Optimierung der bisher nur teilweise verstandenen hohen Effizienz von Solarzellen und Lasern aus organisch-anorganischen Perowskit-Halbleitern.

Durch die Ausrichtung des Spins werden nämlich Stöße der Elektronen mit dem Gitter und mit anderen Elektronen reduziert, wodurch weniger Wärmeverluste zu verzeichnen sind. Andererseits sind völlig neue Anwendungen denkbar, in denen der Spin selbst durch Anlegen von Spannung manipuliert und als Datenspeicher oder für Rechenoperationen genutzt wird. Ein Spin-basierter Rechner könnte weit energieeffizienter arbeiten als heutige Computer.

* arXiv:1606.05867v3 – öffentlich einsehbarer Vorabdruck : https://arxiv.org/abs/1606.05867
Daniel Niesner et. al.: Giant Rashba Splitting in CH3NH3PbBr3 Organic-Inorganic Perovskite.

Weitere Informationen:
Dr. Daniel Niesner
Tel.: 09131/ 85-28403
daniel.niesner@fau.de

Media Contact

Dr. Susanne Langer idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.fau.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik

Dieser Fachbereich umfasst die Erzeugung, Übertragung und Umformung von Energie, die Effizienz von Energieerzeugung, Energieumwandlung, Energietransport und letztlich die Energienutzung.

Der innovations-report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Windenergie, Brennstoffzellen, Sonnenenergie, Erdwärme, Erdöl, Gas, Atomtechnik, Alternative Energie, Energieeinsparung, Fusionstechnologie, Wasserstofftechnik und Supraleittechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Was die Körnchen im Kern zusammenhält

Gerüst von Proteinflecken im Zellkern nach 100 Jahren identifiziert. Nuclear Speckles sind winzige Zusammenballungen von Proteinen im Kern der Zelle, die an der Verarbeitung genetischer Information beteiligt sind. Berliner Forschende…

Immunologie – Damit Viren nicht unter die Haut gehen

Ein Team um den LMU-Forscher Veit Hornung hat einen Mechanismus entschlüsselt, mit dem Hautzellen Viren erkennen und Entzündungen in Gang setzen. Entscheidend für die Erkennung ist eine typische Struktur der…

Kleine Moleküle steuern bakterielle Resistenz gegen Antibiotika

Sie haben die Medizin revolutioniert: Antibiotika. Durch ihren Einsatz können Infektionskrankheiten, wie Cholera, besser behandelt werden. Doch entwickeln die krankmachenden Erreger zunehmend Resistenzen gegen die angewandten Mittel. Nun sind Wissenschaftlerinnen…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close