Forschung im HLRN-Verbund 2011

123Abbildung 1: Ein prototypischer Misch-Metalloxyd-Halbleiter aus 90% ZnO und 10% FeO: Das Mapping charakteristischerSignale der Übergangsmetalle im TEM zeigt, dass die Fe-Atome homogen im ZnO-Trägermaterial verteilt sind (Grafik aus [2]).perimentellen Ergebnisse sehr genau reproduzieren.Die Ergebnisse der DFT-Berechnungen liefertendie gleiche Gitterstruktur wie die TEM-Experimente, die Bindungsenergie des Materialsdeutet auf eine homogene Verteilung von Feim ZnO hin, und die EELS-Berechnungen unterstützendieses Ergebnis. Darüberhinaus zeigtenunsere Berechnungen, dass die elektronischen Eigenschaftender reinen Systeme sehr gut reproduziertwerden konnten. Im Fe-dotierten ZnO verringertsich die Bandlücke von 3,59 eV (Experiment:3,4 eV) um bis zu ca. 1,5 eV. Es ist bemerkenswert,dass diese Änderung nichtlinear ist und dahernicht a priori aus den Kennwerten der Reinmaterialienabgeschätzt werden kann, jedoch mitHilfe der quantenmechanischen Festkörpertheorieerklärbar ist. Dieses erste Ergebnis weist auf einegute Erfolgsaussicht des Projekts, und auf dieNotwendigkeit des gemeinsamen experimentelltheoretischenAnsatzes hin.Mehr zum Thema1. M. Woodhouse and B. A. Parkinson, 2009:Combinatorial approaches for the identificationand optimization of oxide semiconductors for efficientsolar photoelectrolysis. Chem. Soc. Rev.38, 197-210.2. S. George, S. Pokhrel, T. Xia, B. Gilbert, Z.X. Ji, M. Schowalter, A. Rosenauer, R. Damoiseaux,K. A. Bradley, L. Mädler, A. E. Nel, 2010:Use of a Rapid Cytotoxicity Screening ApproachTo Engineer a Safer Zinc Oxide Nanoparticlethrough Iron Doping. ACS Nano 4, 15-29.doi:10.1021/nn901503qFörderungEuropäischer Forschungsrat (ERC), ResearchExecutive Agency (REA)Ingenieurwissenschaften