Forscher haben die atomare Struktur von Halogenid-Perowskit-Materialien präziser kontrolliert und damit ein „Energie-Sandwich“ geschaffen, das die Herstellung von Solarzellen, LEDs und Lasern revolutionieren könnte. Perowskit gilt aufgrund seiner überlegenen Lichtabsorptions- und -emissionseigenschaften, seiner geringen Kosten und der besseren Umwandlung des Sonnenspektrums in Energie seit Langem als vielversprechende Alternative zu Silizium in verwandten Bereichen. Allerdings weisen Perowskit-Bauelemente Instabilitäts- und Haltbarkeitsprobleme auf, und die präzise Kontrolle der Schichtdicke sowie der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Schichten erschwert die Anwendung in funktionalen Mehrschichtstrukturen.

Nun hat ein Forschungsteam der Universität Cambridge eine neue Methode zur Herstellung ultradünner Perowskit-Schichten entwickelt. Mithilfe der Dampfabscheidungstechnologie konnten sie dreidimensionale und zweidimensionale Perowskite Schicht für Schicht aufbringen und die Schichtdicke bis auf einen Bruchteil eines Atoms genau kontrollieren, was eine perfekte atomare Ausrichtung ermöglicht. Dies verspricht die Entwicklung leistungsstärkerer, langlebigerer und effizienterer Bauelemente. Die in der Fachzeitschrift *Science* veröffentlichten Ergebnisse des Teams könnten den Weg für die großtechnische Produktion von Perowskit-Bauelementen ebnen – mit einem Herstellungsverfahren, das dem kommerzieller Halbleiterfertigung ähnelt.

Die Dampfphasen-Prozesstechnologie ermöglicht atomare Präzision und erlaubt es Forschern, dreidimensionale und zweidimensionale Perowskit-Materialien zu kombinieren, um atomar abstimmbare, gestapelte Strukturen herzustellen und zu kontrollieren. So erreichen sie epitaktisches Wachstum und können direkt beobachten, wie sich die Lumineszenzeigenschaften des Materials mit der Anzahl der Schichten verändern. Darüber hinaus können sie das Verhalten von Elektronen und Löchern steuern, indem sie die Verbindungen zwischen den Schichten gestalten, die Energiedifferenzen zwischen den Schichten anpassen und die Lebensdauer von Elektronen und Löchern verlängern. Diese Präzision könnte den Weg für skalierbare, leistungsstarke Bauelemente ebnen, die Licht auf neuartige Weise nutzen und in Lasern, Detektoren und Quantentechnologien der nächsten Generation Anwendung finden. Sam Stranks, Professor am Institut für Chemieingenieurwesen und Biotechnologie, erklärte, die Möglichkeit, die Zusammensetzung und Eigenschaften von Perowskiten gezielt zu verändern und diese Veränderungen zu untersuchen, sei ein echter Erfolg. Dies zeige das Potenzial, Perowskite zur Herstellung nutzbarer Halbleiter einzusetzen und damit die Fertigung kostengünstiger Elektronik und Solarzellen grundlegend zu verändern.

Weitere Informationen: Yang Lu et al., „Layer-by-layer epitaxial growth of perovskite heterostructures with tunable band shifts“, *Science* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Science*