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

hei

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