Steuerung nichtlinearer Selbstlokalisierungsphänomene stark koppelnder Ladungsträger in LiNb_1-xTa_xO₃(LNT)-Mischkristallen

Das Teilprojekt beleuchtet das skalenübergreifende Zusammenwirken inkohärenter Transportphänomene stark koppelnder Ladungsträger mit

• der intrinsischen Defektstruktur des Mischkristallsystems auf atomarer Ebene einschließlich der elektronischen Struktur,
• ausgedehnten Defektstrukturen und ihren dielektrischen, mechanischen und elektronischen Eigenschaften, insbesondere mit Domänenwänden, Grenzflächen & mechanische Verspannungen in dünnen Schichtsystemen und
• kompensierenden, kohärenten Transporteigenschaften und ionischer Diffusion.

Bearbeitet wird die Frage nach dem mikroskopischen Ursprung fs-pulsinduzierter, polaronisch basierter, langlebiger volumenphotovoltaischer Nettostromdichten in polar oxidischen Festkörpermaterialsystemen und deren Steuerung über das gezielte Zusammenwirken intrinsischer und ausgedehnter Defektstrukturen. Auf Basis der Erkenntnisse der ersten Förderphase stellt LNT hierfür ein ausgezeichnetes Modellsystem dar, da es neuartige polaronische (Misch-)Zustände in einer bislang unbekannten, mehrkomponentigen Defektlandschaft aufweist, die Steuerung der Selbstlokalisierung von Ladungsträgern, insbesondere des zugehörigen inkohärenten Transports und der Konzentration polaronischer (Misch-)zustände durch Komposition ermöglicht und durch Beobachtung optisch induzierter Brechungsindexinhomogenitäten einen experimentellen Zugriff auf die polaronisch basierte, volumenphotovoltaische Nettostromdichte eröffnet. Aus methodischer Sicht ist für diese Studie eine Erweiterung skalenübergreifender, nichtlinear optischer Spektroskopiemethoden erforderlich, die eine Korrelation der Relaxationseigenschaften von transienter Absorption und transientem Brechungsindex mit pulsinduzierten, (inkohärenten) photoelektrischen sowie (kohärenten) elektrischen/ionischen Eigenschaften erlaubt.

• Aufklärung polaronischer Mischzustände: Elektron- und Lochpolaronen, selbstgefangene Exzitonen
• Polaronischer Ursprung optisch induzierter Brechungsindexinhomogenitäten
• Separation der kohärenten/inkohärenten Anteile des polaronischen Transports
• Generalisierte Modellbildung für polaronisch basierte, volumenphotovoltaische Effekte

Prof. Dr. Mirco Imlau
M. Sc. Jan Henrik Klenen
M.Sc. Felix Sauerwein
B.Sc. Niklas Dömer
Tobias Hehemann
Gerda Cornelsen
Julian Kölmann
Moritz Huesmann

www.ufp.uni-osnabrueck.de