Dual beam - Focused Ion Beam (FIB)system
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das angeschaffte FIB System wurde in den ersten drei Jahren nach der Inbetriebnahme im Wesentlichen für zwei Aufgaben verwendet (neben einer Vielzahl von weiteren wissenschaftlichen Projekten): (a) für die Präparation von dünnen Querschnittslamellen für die höchstauflösende Elektronenmikroskopie, sowie (b) für Morphologie- und Strukturuntersuchungen von Festkörpern und Nanostrukturen mit sehr hoher Auflösung. (a) Gut die Hälfte der Nutzungszeit wurde für die Präparation von Querschnittslamellen verwendet, wobei unterschiedlichste Materialien und Dünnschichtsysteme im Anschluss mit Elektronenmikroskopie (HR-SEM, STEM bzw. TEM) untersucht wurden. Neben metallischen Werkstoffen und metallischen Nanopartikel in Lithiumniobat wurden intensiv in zwei größeren Projekten die Bildungsmechanismen bei der Synthese von Halbleiterdünnschichten für die Photovoltaik erforscht. Am Institut für Festkörperphysik existieren zwei Prozesslinien zur Herstellung kompletter CdTe- und CIGS-Dünnschichtsolarzellen. Die CdTe-Schichten werden einerseits durch Verdampfen (CSS – „Closed Space Sublimation“) und die CIGS-Schichten andererseits sequentiell durch Magnetronsputtern von metallischen Präkursoren und anschließendem Heizen in einer Se-Atmosphäre synthetisiert. In beiden Fällen ist es von besonderem Interesse in wie weit die Stöchiometrie sowie die Kristallinität, Grenzflächen und Korngrenzen Einfluss auf den Wirkungsgrad haben. Hierzu ist es notwendig detaillierte elektronenmikroskopische Strukturanalysen der hergestellten Schichten im Querschnitt durchzuführen. Im Rahmen der Arbeiten hatte sich weiterhin herausgestellt, dass die hergestellten Lamellen sich auch ideal eignen, um daran optische (CL) und elektrische (EBIC) Eigenschaften als Funktion der Tiefe durchzuführen. (b) Das integrierte hochauflösende Elektronenmikroskope, dass auch im STEM-Modus arbeiten kann, wurde einerseits zu strukturellen Untersuchungen der wie unter (a) beschriebenen Lamellen genutzt, und andererseits eingesetzt, um die Morphologie von Halbleiternanodrähten zu untersuchen. Hierbei standen mehrere Projekte im Fokus (u.a. FOR1616) bei denen gezielt Halbleiternanodrähte aus bestimmten Materialien mit bestimmten Durchmessern und Längen hergestellt sollten, sowie deren elektrische und optische Eigenschaften gezielt durch Ionenimplantation und Ionenbestrahlung modifiziert wurden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Biofunctionalization of zinc oxide nanowires for DNA sensory applications. Nanoscale Research Letters 6, 511 (2011)
R. Niepelt, U.C. Schröder, J. Sommerfeld, I. Slowik, B. Rudolph, R. Möller, B. Seise, A. Csaki, W. Fritzsche, C. Ronning
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Increased homogeneity and open-circuit voltage of Cu(In,Ga)Se2 solar cells due to higher deposition temperature. Solar Enerav Materials and Solar Cells 95, 1028 (2011)
J. Haarstrich, H. Metzner, M. Oertel, C. Ronning, T. Rissom, C.A. Kaufmann, T. Unhold, H.W. Schock, J. Windeln, W. Mannstadt, and E. Rudigier-Voigt
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Ion Beam Irradiation of Nanostructures -A 3D Monte Carlo Simulation Code. Nuclear Instruments & Methods B 269, 2133 (2011)
C. Borschel, C. Ronning
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Optical resonances of selforganized monocrystalline Au nanoparticles embedded in SrTiO3 matrix. Optical Materials Express 1, 890 (2011)
S. Christke, C. Katzer, V. Grosse, F. Schmidl, G. Schmidl, W. Fritsche, J. Petschulat, T. Pertsch, M. Rettenmayr
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Permanent bending and alignment of ZnO nanowires. Nanotechnoloav 22, 185307 (2011)
C. Borschel, S. Spindler, D. Lerose, A. Bochmann, S.H. Christiansen, S. Nietzsche, M. Oertel and C. Ronning
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Correlation between damage evolution, cluster formation and optical properties of silver implanted lithium niobate. Nuclear Instruments and Methods B 286, 67 (2012)
S. Milz, J. Rensberg, C. Ronning, W. Wesch
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Damage formation in SiC ion implanted at 625 K. Nucl. Instr. Meth. B 286, 93 (2012)
E. Wendler, P. Schöppe, T. Bierschenk, S. Milz, W. Wesch, N.G. van der Berg, E. Friedland, J.B. Malherbe
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Direct Determination of Minority Carrier Diffusion Lengths at Axial GaAs Nanowire p-n Junctions. Nano Letters 12, 1453 (2012)
C. Gutsche, R. Niepelt, M. Gnauck, A. Lysov, W. Prost, C. Ronning, and F.J. Tegude
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CdTe grown under Cd/Te excess at very low temperatures for solar cells. Journal of Applied Phvsics 113, 224504 (2013)
C. Heisler, M. Brückner, F. Lind, C. Kraft, U. Reislöhner, C. Ronning, and W. Wesch
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Continuous wave nanowire lasing. Nano Letters 13, 3602 (2013)
R. Röder, M. Wille, S. Geburt, J. Rensberg, M. Zhang, J.G. Lu, F. Capasso, R. Buschlinger, U. Peschel, C. Ronning
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Controlled synthesis of ultrathin ZnO nanowires using micellar gold nanoparticles as catalyst templates. Nanoscale 5, 7046 (2013)
H. Yin, Q. Wang, S. Geburt, S. Milz, B. Ruttens, G. Degutis, J. D'Haen, L. Shan, S. Punniyakoti, M. D'Olieslaeger, P. Wagner, C. Ronning and H.-G. Boyen
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Matrix induced in-situ growth of crystalline Au nanoparticles for photonic applications. Proc. of SPIE Vol. 8807, 88070K (2013)
C. Katzer, M. Westerhausen, P. Naujok, H. Bernhardt, G. Schmidl, W. Fritsche, A. Undisz, M. Drüe, M. Rettenmayr, F. Schmidl
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Effect of Thermo-Mechanical Pre-Treatment on Short-and Long-Term Ni Release of Biomedical NiTi. Acta Biomaterialia 10, 2290 (2014)
K. Freiberg, S. Bermer-Streck, M. Kiehntopf, M. Rettenmayr, A. Undisz
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Electron-Beam-Induced Current at Absorber Back Surfaces of Cu(In,Ga)Se2 Thin-Film Solar Cells. Journal of Applied Phvsics 115, 014504 (2014)
J. Kavalakkatt, D. Abou-Ras, J. Haarstrich, C. Ronning, M. Nichterwitz, R. Caballero, T. Rissom, T. Unold, R. Scheer, and H.W. Schock
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Utilizing dynamic annealing during ion implantation: synthesis of silver nanoparticles in crystalline lithium niobate. Nanotechnoloav 25, 135611 (2014)
S. Wolf, J. Rensberg, H. Stöcker, B. Abendroth, W. Wesch, C. Ronning
