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Willkommen zum
F-Praktikum-Happening
WS 09/10
Institut für Angewandte Physik• Zwei Teil-Institute an der TU Dresden:
• Institut für Angewandte Photophysik(Karl Leo, Lukas Eng)Web: http://www.iapp.de
• Institut für Halbleiterphysik - IHL(Jörg Weber)
• Weiterhin: FZ Dresden-RossendorfGemeinsam Berufene (Manfred Helm,Wolfhard Möller, Roland Sauerbrey)
Institut für Angewandte PhysikOptische, elektronische und strukturelleUntersuchungen an “Halbleitern”:
- konventionelle HL- organische HL- oxidische HL- Nanosysteme
- gekoppelte Eigenschaften- Meta-Materialien
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 mikros- kopischen 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!
temperaturabhängige Messung derLeitfähigkeit eines Halbleiters
Bestimmung des Leitungstyps undder Ladungsträgerkonzentrationen(Elektronen, Löcher)
Beginn: 9:00 UhrOrt: PHY C313Betreuer: Dipl.-Phys. Frank Herklotz (PHY C304)
HA - Leitfähigkeit und Hall-Effekt
Versuche am IHP
Elektrische Eigenschaften vonMetall-Halbleiter-Übergängen
Messung der IU- und CU- Kennlinien
Beginn: 8:00 UhrOrt: PHY C313Betreuer: Dipl.-Phys. Frank Herklotz (PHY C304)
SD - Gleich- und Wechselspannungs-eigenschaften von Schottky-Dioden
10-20
10-17
10-14
10-11
10-8
10-5
10-2
0.0 0.5 1.0
0 1
10-20
10-17
10-14
10-11
10-8
10-5
10-2
142K
200K
333K
Spannung / V
Str
om
/ w
ill.
Ein
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ten
Versuche am IHP
BB - Brownsche Bewegung
Beobachtung der Brownschen Bewegung
Berechnung des Diffusionskoeffizienten und der Boltzmannkonstante
Beginn: 8:30 UhrOrt: PHY D115Betreuer: Dr. Vladimir Kolkovsky (PHY C204)
Versuche am IHP
MV - Millikan
Bestimmung der Elementarladung
Beginn: 9:30 UhrOrt: PHY D306Betreuer: Dr. Vladimir Kolkovsky (PHY C204)
Versuche am IHP
Forschungsschwerpunkte:
Optische, elektrische und strukturelleUntersuchungen an Halbleitern
Institut für Angewandte PhysikHalbleiterphysik
www.physik.tu-dresden.de/hlp
Kristallzüchtung
Züchtung von hochreinen ZnO-Einkristallen aus der Oxidationvon Zn-Dampf
IR-Absorption
RAMAN- Spektroskopie
Cu-dotiertes Silizium
Photo-Lumineszenz (PL)
Kapazitätstransientenspektroskopie (DLTS)
50 100 150 200 250 300Temperatur (K)
DLTS
Am
plitu
de (b
el. E
inhe
iten)
VO (-/0)V (--/-)
PV (-/0) + V (-/0)
2
2
Elektronen bestrahltes n-dotiertes Silizium
elektrische Eigenschaften vonDefekten in Halbleitern
ZnCdSe Quanten-Dot-Strukturen
auf GaAs-Substrat
Röntgendiffraktometrie
Rasterelektronenmikroskopie undKathodolumineszenz
Feld-emission-Kathode
KL Spektrometer
räumlichund zeitlich
aufgelöste KL
nano-strukturiertes Si
Forschungsthemen der Professur Leo
• Schwerpunkt: Organische Halbleiter undmolekulare Dotierung
• Grundlagenuntersuchungen: EpitaktischesWachstum, Ultrakurzzeitspektroskopie
• Grundlegende Konzepte: Neue Schalter,Speicherbausteine, usw.
• Anwendungen: Organische Leuchtdioden (OLED)und Organische Solarzellen (OSZ),….
• Enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPMSund den IAPP-Spin-Offs Novaled, Heliatek,CreaPhys und Sim4Tec
O
O O
O
O O
Einzelmolekül:
Exzitonen-Spektroskopie
Kristall: Heterostruktur:
Fragen: Was passiert nach Absorption eines Lichtquants?
Elektronisch-phononischeAnregungSchnelle Relaxation zu tiefstem Anregungszutand
Kollektive Anregungszustände(Exzitonen)
Exzitonentransport zur GrenzflächeEnergie oder Ladungstransfer
Natur der Exzitonen?Zeitskalen und Mechanismender Relaxation?
Reichweite der Exzitonen?Transportmechanismus?gut verstanden
Methoden:fs-laser OPA, …
WLG, …
pump
probe
Bsp: Pump-Probe Spektroskopie mit ultakurzen Lasernsample
Herstellung Organischer Solarzellen und Leuchtdioden
• Abscheidung von organischen Materialien und Metallen imVakuum durch thermisches Verdampfen.
• Hohe Kontrolle über Schichten, Co-Verdampfung undmolekulare Dotierung
Co-Verdampfung im (U)HV
Quarz-Monitore
Dotant Matrix
Substrat
Organische Solarzellen am IAPP (Leo/Riede)
• Verständnis und Optimierung von Organischen Solarzellen
15x15cm2 Solarzellenmodule aus der Zusammen-arbeit mit dem Fraunhofer IPMS und der Helitatek GmbH
Aktuelle Ergebnisse: Weltrekord bei OSZ!
– Lehrlaufspannung Voc = 1.59 V– Kurzschlussstromdichte Jsc = 6.18 mA/cm²– Füllfaktor FF = 61.9 %– Aktive Fläche 2cm²– Wirkungsgrad η = 6.07 %
– Weltrekord, vom Fraunhofer ISE zertifiziert, aus derZusammenarbeit zwischen IAPP, Heliatek GmbH und BASF SE
Stro
m /
mA
Spannung / V
Organische Leuchtdioden am IAPP (Lüssem/Leo)
Die Themen reichen von der Grundlagenforschung bis zuAnwendungen
„Verständnis undOptimierung
(weißer)Organischer
Leuchtdioden “Grundlagen Anwendung
Aktuelle Ergebnisse: Weltrekord bei weißen OLEDs
• Entwicklung von weißenOLEDs mit einer Effizienzvon 90 lm/W bei einerHelligkeit von 1000 cd/m2
• besser als Leuchtstoff-Röhren
• Weiße organische Leuchtdioden (OLEDs) sind eine vielversprechende neueTechnologie, um die Beleuchtungsquelle der Zukunft zu werden. Sie haben dasPotenzial, deutlich höhere Effizienzen als klassische Lichtquellen zu erreichen. Wegenihrer einzigartigen attraktiven Eigenschaften werden Weißlicht OLEDs neue Akzente inder Beleuchtungsindustrie setzen.
S. Reineke et al., Nature 459, 234 (2009)
MPS2
IAPP
Eng-
grou
p - 2
009 Eng-group Research
ferroics
organicmolecules
plasmonphonon
polaritons
ferro-litho
en-hance
metas-SNOM
lukas.eng@iapp.de
MPS2
IAPP
Eng-
grou
p - 2
009
U. Zerweck, IAPP 2009
(b)
(a)
Cu-Porphyrin on Cu(100)
Cryogenic UHV-SFM
- structure, morphology- interface potential- surface photovoltage- optical transissions- transport (OFET)
UHV, T > 5 K, 8 Teslaorganic
molecules
MPS2
IAPP
Eng-
grou
p - 2
009
Spin polarized electron emission from ferroics ferroics
Strukturierte Frontelektrodemit „Emissions-Fenstern“
50 µm
Φ (E, U, P)
PZTElektrodenSi-Substrat
ElektronenemittierendePerowskit-Spitze
PZTVac
LSMO
e -
SpinpolarisierteEmission
O. Mieth, E. Beyreuther, IAPP 2009
MPS2
IAPP
Eng-
grou
p - 2
009 ferro-
lithoSingle nanowire transistor through photochemicaladsorption of metals to ferroelectric domain walls
A. Haußmann, L.M. Eng, IAPP 2009
LiNbO3
MPS2
IAPP
Eng-
grou
p - 2
009
l ≈ 100nm
EBL-fabricated: 50 nm diameter, 30 nm gap
Nano-Optics & Plasmonics
φ = 3 ... 100 nm
Probe
Laser
Detektor
plasmonphonon
polaritons
S. Grafström, IAPP 2009
MPS2
IAPP
Eng-
grou
p - 2
009
Scattering SNOM with the free electron laser
200 nm
80nm Au MNPfor s-SNOM
Free ElectronLaser: 4 .. 250 µm
ferroicsorganic molecules
2 4 6 81,0
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, 13.10.2006zges=863nm, color-Range/100
70,0077,9486,7896,62107,6119,8133,4148,5165,3184,1204,9228,2254,1282,9314,9350,7390,4434,7484,0538,9600,0
!=18,2..16!m
z=20
0nm
2 4 6 8
3,0
2,8
2,6
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
2btoa01, s-pol, 2.Harmonische, 13.10.2006a-Domäne, Skala/100!
70,0077,9486,7896,62107,6119,8133,4148,5165,3184,1204,9228,2254,1282,9314,9350,7390,4434,7484,0538,9600,0
l=18,2..16!m
z=20
0nm
2 4 6 8 10
2,4
2,2
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
2hBTO02_neu4, 11.10.2006, 2.Harmonische, p-polPtIr-tip, dunkel in 061011.023 (=a-Domäne?), z ges=1208
0,50000,60800,73940,89911,0931,3301,6171,9662,3912,9073,5364,2995,2286,3587,7319,40211,4313,9016,9120,5625,00
!=18,2..16!m
z=20
0nm
2 4 6 8 10
2
2hBTO01_neu4, 11.10.2006, 2.Harmonische, p-polPtIr-tip, hell in 061011.023 (=c-Domäne?), z ges=1208
0,50000,60800,73940,89911,0931,3301,6171,9662,3912,9073,5364,2995,2286,3587,7319,40211,4313,9016,9120,5625,00
!=18,2..16!m
z=20
0nm
metas-SNOM
L.M. Eng, IAPP 2009
„Organics Electronics Saxony“:Abdeckung der Wertschöpfungskette
2009: mehr als 500 Arbeitsplätze im Bereichder organischen Elektronik in Dresden und Umgebung
F&E
Industrie
Materialien,Grundlagen
OLED&OSZTechnologie
Tools Produkte
SYMBOLED
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