TY - JOUR A1 - Wang, Zhenyu A1 - Fritsch, Daniel A1 - Berendts, Stefan A1 - Lerch, Martin A1 - Breternitz, Joachim A1 - Schorr, Susan T1 - Elucidation of the reaction mechanism for the synthesis of ZnGeN2 through Zn2GeO4 ammonolysis JF - Chemical science / RSC, Royal Society of Chemistry N2 - Ternary II-IV-N-2 materials have been considered as a promising class of materials that combine photovoltaic performance with earth-abundance and low toxicity. When switching from binary III-V materials to ternary II-IV-N-2 materials, further structural complexity is added to the system that may influence its optoelectronic properties. Herein, we present a systematic study of the reaction of Zn2GeO4 with NH3 that produces zinc germanium oxide nitrides, and ultimately approach stoichiometric ZnGeN2, using a combination of chemical analyses, X-ray powder diffraction and DFT calculations. Elucidating the reaction mechanism as being dominated by Zn and O extrusion at the later reaction stages, we give an insight into studying structure-property relationships in this emerging class of materials. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1039/d1sc00328c SN - 2041-6539 VL - 12 IS - 24 SP - 8493 EP - 8500 PB - Royal Society of Chemistry CY - Cambridge ER - TY - CHAP A1 - Breternitz, Joachim A1 - Schorr, Susan T1 - Halide perovskites BT - structural systematisation and what we learn from it T2 - Acta crystallographica / International Union of Crystallography. Section A, Foundations and advances KW - halide perovskites KW - semiconductors KW - group-subgroup relations KW - twinning Y1 - 2021 SN - 2053-2733 SN - 1600-5724 SN - 1600-8596 SN - 0108-7673 SN - 0567-7394 VL - 77 IS - Suppl. SP - C750 EP - C750 PB - Blackwell CY - Oxford [u.a.] ER - TY - GEN A1 - Breternitz, Joachim A1 - Lehmann, Frederike A1 - Barnett, Sarah A. A1 - Nowell, Harriott A1 - Schorr, Susan T1 - Role of the Iodide-methylammonium interaction in the ferroelectricity of CH3NH3PbI3 T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Excellent conversion efficiencies of over 20% and facile cell production have placed hybrid perovskites at the forefront of novel solar cell materials, with CH3NH3PbI3 being an archetypal compound. The question why CH3NH3PbI3 has such extraordinary characteristics, particularly a very efficient power conversion from absorbed light to electrical power, is hotly debated, with ferroelectricity being a promising candidate. This does, however, require the crystal structure to be non-centrosymmetric and we herein present crystallographic evidence as to how the symmetry breaking occurs on a crystallographic and, therefore, long-range level. Although the molecular cation CH3NH3+ is intrinsically polar, it is heavily disordered and this cannot be the sole reason for the ferroelectricity. We show that it, nonetheless, plays an important role, as it distorts the neighboring iodide positions from their centrosymmetric positions. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 1196 KW - ferroelectricity KW - hybrid perovskites KW - inorganic chemistry KW - photovoltaic materials KW - structure elucidation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-518227 SN - 1866-8372 IS - 1 ER - TY - JOUR A1 - Breternitz, Joachim A1 - Lehmann, Frederike A1 - Barnett, Sarah A. A1 - Nowell, Harriott A1 - Schorr, Susan T1 - Role of the Iodide-methylammonium interaction in the ferroelectricity of CH3NH3PbI3 JF - Angewandte Chemie - international edition N2 - Excellent conversion efficiencies of over 20% and facile cell production have placed hybrid perovskites at the forefront of novel solar cell materials, with CH3NH3PbI3 being an archetypal compound. The question why CH3NH3PbI3 has such extraordinary characteristics, particularly a very efficient power conversion from absorbed light to electrical power, is hotly debated, with ferroelectricity being a promising candidate. This does, however, require the crystal structure to be non-centrosymmetric and we herein present crystallographic evidence as to how the symmetry breaking occurs on a crystallographic and, therefore, long-range level. Although the molecular cation CH3NH3+ is intrinsically polar, it is heavily disordered and this cannot be the sole reason for the ferroelectricity. We show that it, nonetheless, plays an important role, as it distorts the neighboring iodide positions from their centrosymmetric positions. Y1 - 2019 VL - 59 IS - 1 PB - John Wiley & Sons, Inc. CY - New Jersey ER - TY - THES A1 - Breternitz, Joachim T1 - Structural systematic investigations of photovoltaic absorber materials N2 - The direct conversion of light from the sun into usable forms of energy marks one of the central cornerstones of the change of our living from the use of fossil, non-renewable energy resources towards a more sustainable economy. Besides the necessary societal changes necessary, it is the understanding of the solids employed that is of particular importance for the success of this target. In this work, the principles and approaches of systematic-crystallographic characterisation and systematisation of solids is used and employed to allow a directed tuning of the materials properties. The thorough understanding of the solid-state forms hereby the basis, on which more applied approaches are founded. Two material systems, which are considered as promising solar absorber materials, are at the core of this work: halide perovskites and II-IV-N2 nitride materials. While the first is renowned for its high efficiencies and rapid development in the last years, the latter is putting an emphasis on true sustainability in that toxic and scarce elements are avoided. N2 - Die direkte Umwandlung der Energie der Sonne bildet einen zentralen Baustein im Umbau unserer Gesellschaft von der Nutzung fossiler, nicht nachhaltiger Energieträger zum Erreichen einer nachhaltigen Wirtschaft. Neben den gesellschaftlichen Veränderungen ist es insbesondere das Verständnis der genutzten Festkörper, das den Motor dieser Entwicklung bildet. In dieser Arbeit werden Prinzipien der systematisch-kristallographischen Untersuchung und Kategorisierung von Festkörpern genutzt, um die Eigenschaften der Materialien gezielt steuern zu können. Dabei bildet das Verständnis des kristallinen Zustands und seine Untersuchung die Basis, auf der angewandtere Forschungsansätze aufbauen. In dieser Arbeit werden vor allem zwei Materialsysteme betrachtet, die als Absorbermaterialien in Solarzellen in Betracht gezogen werden: Halid-Perowskite und II-IV-N2-Nitrid Materialien. Die ersteren zeichnen sich insbesondere durch ihre erstaunlich hohen Effizienzen und rapide Entwicklung in den letzten Jahren aus, während das letztere System in besonderer Weise auf Nachhaltigkeit optimiert ist, und giftige oder seltene Elemente zu vermeiden sucht. KW - Materials Chemistry KW - Crystallography KW - Photovoltaics Y1 - 2023 ER - TY - JOUR A1 - Breternitz, Joachim A1 - Schorr, Susan T1 - Symmetry relations in wurtzite nitrides and oxide nitrides and the curious case of Pmc2(1) JF - Acta crystallographica / International Union of Crystallography. Section A, Foundations and advances N2 - Binary III-V nitrides such as AlN, GaN and InN in the wurtzite-type structure have long been considered as potent semiconducting materials because of their optoelectronic properties, amongst others. With rising concerns over the utilization of scarce elements, a replacement of the trivalent cations by others in ternary and multinary nitrides has led to the development of different variants of nitrides and oxide nitrides crystallizing in lower-symmetry variants of wurtzite. This work presents the symmetry relationships between these structural types specific to nitrides and oxide nitrides and updates some prior work on this matter. The non-existence of compounds crystallizing in Pmc2(1), formally the highest subgroup of the wurtzite type fulfilling Pauling's rules for 1:1:2 stoichiometries, has been puzzling scientists for a while; a rationalization is given, from a crystallographic basis, of why this space group is unlikely to be adopted. KW - group-subgroup relationships KW - nitride materials KW - wurtzite type Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1107/S2053273320015971 SN - 2053-2733 VL - 77 IS - 3 SP - 208 EP - 216 PB - Blackwell CY - Oxford [u.a.] ER - TY - GEN A1 - Breternitz, Joachim A1 - Lehmann, Frederike A1 - Barnett, Sarah A. A1 - Nowell, Harriott A1 - Schorr, Susan T1 - Zur Rolle der Iodid-Methylammonium-Interaktion in der Ferroelektrizität in CH3NH3PbI3 T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Ihre außergewöhnlich hohen Konversionseffizienzen von über 20 % und die einfache Zellherstellung machen Hybridperowskite zu heißen Kandidaten für alternative Solarzellenmaterialien. CH3NH3PbI3 als Archetyp dieser Materialklasse besitzt außergewöhnliche Eigenschaften wie eine sehr effiziente Umwandlung von Solarenergie, wobei besonders Ferroelektrizität als mögliche Erklärung in den Fokus gerückt ist. Diese erfordert allerdings eine nicht-zentrosymmetrische Kristallstruktur als notwendige Voraussetzung. Wir stellen hier eine Erklärung des Symmetriebruchs in diesem Material auf kristallographischem, d. h. fernordnungs-basiertem, Wege vor. Während das Molekülkation CH3NH3+ intrinsisch polar ist, ist es extrem fehlgeordnet und kann deshalb nicht die einzige Erklärung darstellen. Es verzerrt allerdings das umgebende Kristallgitter und ruft dadurch eine Verschiebung der Iod-Atome von den zentrosymmetrischen Positionen hervor. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 1199 KW - ferroelectricity KW - hybrid perovskites KW - inorganic chemistry KW - photovoltaic materials KW - structure elucidation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-525674 SN - 1866-8372 IS - 1 ER - TY - JOUR A1 - Breternitz, Joachim A1 - Lehmann, Frederike A1 - Barnett, Sarah A. A1 - Nowell, Harriott A1 - Schorr, Susan T1 - Zur Rolle der Iodid-Methylammonium-Interaktion in der Ferroelektrizität in CH3NH3PbI3 JF - Angewandte Chemie N2 - Ihre außergewöhnlich hohen Konversionseffizienzen von über 20 % und die einfache Zellherstellung machen Hybridperowskite zu heißen Kandidaten für alternative Solarzellenmaterialien. CH3NH3PbI3 als Archetyp dieser Materialklasse besitzt außergewöhnliche Eigenschaften wie eine sehr effiziente Umwandlung von Solarenergie, wobei besonders Ferroelektrizität als mögliche Erklärung in den Fokus gerückt ist. Diese erfordert allerdings eine nicht-zentrosymmetrische Kristallstruktur als notwendige Voraussetzung. Wir stellen hier eine Erklärung des Symmetriebruchs in diesem Material auf kristallographischem, d. h. fernordnungs-basiertem, Wege vor. Während das Molekülkation CH3NH3+ intrinsisch polar ist, ist es extrem fehlgeordnet und kann deshalb nicht die einzige Erklärung darstellen. Es verzerrt allerdings das umgebende Kristallgitter und ruft dadurch eine Verschiebung der Iod-Atome von den zentrosymmetrischen Positionen hervor. KW - ferroelectricity KW - hybrid perovskites KW - inorganic chemistry KW - photovoltaic materials KW - structure elucidation Y1 - 2019 VL - 132 IS - 1 PB - John Wiley & Sons, Inc. CY - New Jersey ER -