Willkommen zum. F-Praktikum-Happening WS 09/10

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1 Willkommen zum F-Praktikum-Happening WS 09/10

2 Institut für Angewandte Physik Zwei Teil-Institute an der TU Dresden: Institut für Angewandte Photophysik (Karl Leo, Lukas Eng) Web: Institut für Halbleiterphysik - IHL (Jörg Weber) Weiterhin: FZ Dresden-Rossendorf Gemeinsam Berufene (Manfred Helm, Wolfhard Möller, Roland Sauerbrey)

3 Institut für Angewandte Physik Optische, elektronische und strukturelle Untersuchungen an Halbleitern : - konventionelle HL - organische HL - oxidische HL - Nanosysteme - gekoppelte Eigenschaften - Meta-Materialien

4 Versuche am IAPP HO - Holographie: obligatorisch - Kennenlernen von Arbeitstechniken, typische Bauelemente im Laserlabor, Verständnis und Untersuchung von Kohärenzeigenschaften - Anfertigung eines Hologramms SO - Optische Em. - und Absorptionsspektren: wahlobl. - Vermittelt Grundkenntnisse der opt. Spektroskopie - Bestimmung opt. Eigenschaften versch. Proben SZ - Solarzelle: wahlobl. - Verständnis der makroskopischen und mikroskopischen Funktionsweise von Solarzellen - Messung und Interpretation der Kennlinien unterschiedlicher Solarzellen Hinweis: Bitte unbedingt rechtzeitig (i.d.r. mind. 2 Tage vor Versuchstermin) beim Betreuer melden!

5 Versuche am IHP HA - Leitfähigkeit und Hall-Effekt temperaturabhängige Messung der Leitfähigkeit eines Halbleiters Bestimmung des Leitungstyps und der Ladungsträgerkonzentrationen (Elektronen, Löcher) Beginn: 9:00 Uhr Ort: PHY C313 Betreuer: Dipl.-Phys. Frank Herklotz (PHY C304)

6 Versuche am IHP SD - Gleich- und Wechselspannungseigenschaften von Schottky-Dioden Strom / will. Einheiten K 200K 142K Spannung / V Elektrische Eigenschaften von Metall-Halbleiter-Übergängen Messung der IU- und CU- Kennlinien Beginn: 8:00 Uhr Ort: PHY C313 Betreuer: Dipl.-Phys. Frank Herklotz (PHY C304)

7 Versuche am IHP BB - Brownsche Bewegung Beobachtung der Brownschen Bewegung Berechnung des Diffusionskoeffizienten und der Boltzmannkonstante Beginn: 8:30 Uhr Ort: PHY D115 Betreuer: Dr. Vladimir Kolkovsky (PHY C204)

8 Versuche am IHP MV - Millikan Bestimmung der Elementarladung Beginn: 9:30 Uhr Ort: PHY D306 Betreuer: Dr. Vladimir Kolkovsky (PHY C204)

9 Institut für Angewandte Physik Halbleiterphysik Forschungsschwerpunkte: Optische, elektrische und strukturelle Untersuchungen an Halbleitern

10 Züchtung von hochreinen ZnO- Einkristallen aus der Oxidation von Zn-Dampf Kristallzüchtung

11 IR-Absorption

12 RAMAN- Spektroskopie

13 Cu-dotiertes Silizium Photo-Lumineszenz (PL)

14 Kapazitätstransientenspektroskopie (DLTS) DLTS Amplitude (bel. Einheiten) Elektronen bestrahltes n-dotiertes Silizium VO (-/0) V (--/-) 2 PV (-/0) + V (-/0) Temperatur (K) elektrische Eigenschaften von Defekten in Halbleitern

15 Röntgendiffraktometrie ZnCdSe Quanten-Dot-Strukturen auf GaAs-Substrat

16 Rasterelektronenmikroskopie und Kathodolumineszenz Feld- emission- Kathode nano-strukturiertes Si KL Spektrometer räumlich und zeitlich aufgelöste KL

17 Forschungsthemen der Professur Leo Schwerpunkt: Organische Halbleiter und molekulare Dotierung Grundlagenuntersuchungen: Epitaktisches Wachstum, Ultrakurzzeitspektroskopie Grundlegende Konzepte: Neue Schalter, Speicherbausteine, usw. Anwendungen: Organische Leuchtdioden (OLED) und Organische Solarzellen (OSZ),. Enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPMS und den IAPP-Spin-Offs Novaled, Heliatek, CreaPhys und Sim4Tec

18 Exzitonen-Spektroskopie Fragen: Was passiert nach Absorption eines Lichtquants? O O O O O O Einzelmolekül: Elektronisch-phononische Anregung Schnelle Relaxation zu tiefstem Anregungszutand gut verstanden Kristall: Kollektive Anregungszustände (Exzitonen) Natur der Exzitonen? Zeitskalen und Mechanismen der Relaxation? Heterostruktur: Exzitonentransport zur Grenzfläche Energie oder Ladungstransfer Reichweite der Exzitonen? Transportmechanismus? Methoden: Bsp: Pump-Probe Spektroskopie mit ultakurzen Lasern fs-laser OPA, pump sample WLG, probe

19 Herstellung Organischer Solarzellen und Leuchtdioden Abscheidung von organischen Materialien und Metallen im Vakuum durch thermisches Verdampfen. Co-Verdampfung im (U)HV Substrat Quarz- Monitore Dotant Matrix Hohe Kontrolle über Schichten, Co-Verdampfung und molekulare Dotierung

20 Organische Solarzellen am IAPP (Leo/Riede) Verständnis und Optimierung von Organischen Solarzellen 15x15cm2 Solarzellenmodule aus der Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPMS und der Helitatek GmbH

21 Aktuelle Ergebnisse: Weltrekord bei OSZ! Lehrlaufspannung V oc = 1.59 V Kurzschlussstromdichte J sc = 6.18 ma/cm² Füllfaktor FF = 61.9 % Aktive Fläche 2cm² Wirkungsgrad η = 6.07 % Strom / ma Spannung / V Weltrekord, vom Fraunhofer ISE zertifiziert, aus der Zusammenarbeit zwischen IAPP, Heliatek GmbH und BASF SE

22 Organische Leuchtdioden am IAPP (Lüssem/Leo) Die Themen reichen von der Grundlagenforschung bis zu Anwendungen Grundlagen Anwendung Verständnis und Optimierung (weißer) Organischer Leuchtdioden

23 Aktuelle Ergebnisse: Weltrekord bei weißen OLEDs Entwicklung von weißen OLEDs mit einer Effizienz von 90 lm/w bei einer Helligkeit von 1000 cd/m2 besser als Leuchtstoff- Röhren Weiße organische Leuchtdioden (OLEDs) sind eine vielversprechende neue Technologie, um die Beleuchtungsquelle der Zukunft zu werden. Sie haben das Potenzial, deutlich höhere Effizienzen als klassische Lichtquellen zu erreichen. Wegen ihrer einzigartigen attraktiven Eigenschaften werden Weißlicht OLEDs neue Akzente in der Beleuchtungsindustrie setzen. S. Reineke et al., Nature 459, 234 (2009)

24 Eng-group Eng-group Research ferrolitho enhance organic molecules plasmon phonon polaritons meta s-snom ferroics IAPP lukas.eng@iapp.de SPM 2

25 Eng-group Cu-Porphyrin on Cu(100) (a) Cryogenic UHV-SFM UHV, T > 5 K, 8 Tesla organic molecules - structure, morphology - interface potential - surface photovoltage - optical transissions - transport (OFET) (b) IAPP U. Zerweck, IAPP 2009 SPM 2

26 Eng-group Spin polarized electron emission from ferroics Φ (E, U, P) PZT Elektroden Si-Substrat V ac PZT e - LSMO Spinpolarisierte Emission ferroics Elektronenemittierende Perowskit-Spitze IAPP 50 µm Strukturierte Frontelektrode mit Emissions-Fenstern O. Mieth, E. Beyreuther, IAPP 2009 SPM 2

27 Eng-group Single nanowire transistor through photochemical adsorption of metals to ferroelectric domain walls ferrolitho LiNbO 3 IAPP A. Haußmann, L.M. Eng, IAPP 2009 SPM 2

28 Eng-group Nano-Optics & Plasmonics l 100nm Laser φ = nm plasmon phonon polaritons Detektor Probe IAPP EBL-fabricated: 50 nm diameter, 30 nm gap S. Grafström, IAPP 2009 SPM 2

29 Eng-group Scattering SNOM with the free electron laser Free Electron Laser: µm ferroics organic molecules 1,0 1,2 1,4 1,6 2 z=200nm z=200nm 1,8 2,0 2,2 2,4 2hBTO02_neu4, , 2.Harmonische, p-pol 2hBTO01_neu4, PtIr-tip, dunkel in , (=a-domäne?), 2.Harmonische, z p-pol =1208 ges PtIr-tip, hell in (=c-domäne?), z ges =1208 z=200nm 1, ,0!=18,2..16!m !=18,2..16!m z=200nm 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 2btoc01_neu4, 2.Harmonische, c-domäne, z ges =863nm, color-range/100 25,00 20,56 16,91 25,00 13,90 20,56 11,43 16,91 9,402 13,90 7,731 11,43 6,358 9,402 5,228 7,731 4,299 6,358 3,536 5,228 2,907 4,299 2,391 3,536 1,966 2,907 1,617 2,391 1,330 1,966 1,093 1,617 0,8991 1,330 0,7394 1,093 0,6080 0,8991 0,5000 0,7394 0,6080 0,5000 2btoa01, 2 s-pol, 2.Harmonische, a-domäne, Skala/100!!=18,2..16!m meta s-snom 600,0 538,9 484,0 434,7 390,4 350,7 314,9 282,9 254,1 228,2 204,9 184,1 165,3 148,5 133,4 119,8 107,6 96,62 86,78 77,94 70,00 600,0 538,9 484,0 434,7 390,4 350,7 314,9 282,9 254,1 228,2 204,9 184,1 165,3 148,5 133,4 119,8 107,6 96,62 86,78 77,94 70, l=18,2..16!m 200 nm 80nm Au MNP for s-snom IAPP L.M. Eng, IAPP 2009 SPM 2

30 Organics Electronics Saxony : Abdeckung der Wertschöpfungskette F&E Materialien, Grundlagen OLED&OSZ Technologie Tools Produkte Industrie SYMBOLED 2009: mehr als 500 Arbeitsplätze im Bereich der organischen Elektronik in Dresden und Umgebung