Description du projet
Des pérovskites à base d’halogénures métalliques pour de meilleures applications opto-spintroniques
Les propriétés optoélectroniques des semi-conducteurs sont contrôlées par la charge, alors que le fonctionnement des matériaux magnétiques est basé sur le spin. Combiner ces fonctionnalités peut déboucher sur de nouvelles applications puissantes et des gains de performances importants en opto-spintronique. Le défi inhérent au développement d’un nouveau système réside dans la coordination des spins et le contrôle des propriétés physiques des états excités. Le projet TWIST, financé par l’UE, a pour ambition de faire la démonstration de nouveaux semi-conducteurs fortement luminescents pour le contrôle de spin et l’émission chirale, en combinant les propriétés des aimants ferromagnétiques et d’excellents semi-conducteurs afin d’obtenir des LED à spin efficaces à température ambiante. TWIST développera de nouvelles approches pour contrôler le spin et la chiralité dans des pérovskites dopées aux halogénures métalliques avec des éléments et des molécules magnétiques, ainsi que dans des superstructures chirales. Les résultats de TWIST permettront de mettre en place des applications opto-spintroniques offrant de nouvelles fonctionnalités et une consommation d’énergie réduite.
Objectif
The translation of chirality from molecular to bulk inorganic systems opens many possibilities for new phenomena. The properties of chiral electronic states are interesting scientifically and attractive for applications. While optoelectronic properties of semiconductors are controlled by charge, magnetic materials function by spin. If a material can combine these functionalities, powerful novel applications and large gains in performance are possible in opto-spintronics. Yet, existing magnetic semiconductors often show lower optoelectronic quality or work at low temperature. Development of new systems is a scientific challenge due to the required coordination of spins and control of physical properties of excited states, while minimizing defects.
TWIST will demonstrate novel highly-luminescent semiconductors for spin-control and chiral emission that show combined properties of ferromagnets and excellent semiconductors for efficient spin-LEDs at room temperature. To achieve this, TWIST will develop new approaches to control spin and chirality in doped metal-halide perovskites (MHPs) with magnetic elements and molecules, also in chiral superstructures.
In 2014, I reported that MHPs are exceptionally bright emitters, which underpins their tolerance to defects and chemical variation, and which recently enabled remarkable doping with transition-metals. Optical spin-control and chiral emission are possible from spin-orbit coupling and Rashba effects, which will enhance spin-order for Curie temperatures towards room temperature. These exceptional properties of MHPs, which have already produced efficient solar cells and LEDs, provide now a unique opportunity for my project.
TWIST will use state-of-the art optical and electronic techniques to unravel the fundamental mechanisms how magnetic moments, light and chiral states order and interact in MHPs. The results of TWIST will instigate opto-spintronic applications with novel functionality and lower energy consumption.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
69117 Heidelberg
Allemagne