neuartige Halbleitermaterialien
Die Physik der kondensierten Materie ist ein faszinierender Zweig der Naturwissenschaften, der es uns ermöglicht, die uns umgebende Materie zu studieren und zu verstehen. Eine bestimmte Kategorie von Materie, nämlich Halbleiter, hat unser Leben revolutioniert, da ihre Integration in elektronische und optoelektronische Bauelemente die Entwicklung zahlreicher technologischer Fortschritte ermöglichte. Die überwiegende Mehrheit dieser Bauelemente basiert auf kristallinen, hochgeordneten Systemen wie Si und GaAs, deren Physik nach umfangreichen Forschungen in den letzten sieben Jahrzehnten gut verstanden wurde. Darüber hinaus beginnen diese Geräte, die Grenzen ihrer potenziellen Leistung zu erreichen, wie dies durch das Moore'sche Gesetz und die Shockley-Queisser-Grenze veranschaulicht wird. Zukünftige Generationen elektronischer und optoelektronischer Bauelemente werden von unserer Fähigkeit abhängen, neuartige Arten von Halbleitermaterialien mit neuen Eigenschaften, Physik und Anwendungen zu entwickeln.
© Amac Garbe
neuartige Halbleitermaterialien
Die Forschung an der Professur Emerging Electronic Technologies konzentriert sich auf die Untersuchung neuartiger Halbleitermaterialien, die sich in ihrer Struktur, Dimensionalität und Ordnungsstufe stark unterscheiden. Insbesondere reicht unser Know-how von anorganischen Quantenpunktmaterialien über polykristalline hybride organisch-anorganische Perowskite bis hin zu hochgradig ungeordneten weichen organischen Systemen. Diese vielseitigen Materialklassen werden bei sehr niedrigen Temperaturen aus Lösung verarbeitet, und zeigen hervorragende optoelektronische Eigenschaften, aufregende Festkörperphysik und Photophysik sowie vielversprechende Leistungen in einer Reihe elektronischer Geräte auf. Die Unvollkommenheit dieser Materialien führt auch zu einer reichen Defektphysik mit faszinierenden Auswirkungen auf die Materialeigenschaften. Darüber hinaus beeinflusst die Wechselwirkung von Defekten mit Licht- oder Umweltfaktoren wie O2 und H2O die Physik des Materialabbaus stark, zeigt jedoch auch exotische und äußerst wünschenswerte Eigenschaften wie Materialheilung.
Um die Eigenschaften dieser Materialien zu untersuchen, wenden wir eine breite Palette mikroskopischer und spektroskopischer Methoden an. In letzterem Bereich liegt unsere Expertise in den Bereichen Photoemission, photothermische Ablenkung und Photolumineszenzspektroskopie. In Kombination mit der Herstellung und Charakterisierung von Bauelementen erhalten wir aussagekräftige Einblicke in die Materialphysik und die Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie in diesen neuartigen Halbleitermaterialien. Wir verwenden Geräte als Werkzeug, um die gewünschten Eigenschaften des Materials zu untersuchen und routinemäßig Feldeffekttransistoren, Photovoltaik- und Leuchtdioden herzustellen, um die grundlegende spektroskopische Charakterisierung von Materialien zu ergänzen. Über die Anwendung bestehender Methoden hinaus arbeiten wir an der Entwicklung neuer experimenteller Methoden, die auf Photoemissions- und photothermischen Ablenkungsspektroskopien basieren. Zum Beispiel haben wir kürzlich ein neuartiges Tiefenprofilierungsverfahren für ultraviolette Photoemissionen entwickelt, mit dem die elektronische Struktur in der Masse von Materialien und über mehrere Schichten hinweg untersucht werden kann.