Picosecond resolution of phonon dynamics with pulsed synchrotron radiation

• Applicant: Privatdozent Dr. Anton Plech
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2009 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 136195485

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Im Rahmen dieses Projekts wurde vorgeschlagen, die Gitterdynamik von Halbleitersystemen, insbesondere von Vielschichtsystemen und von ferroelektrischen Kristallen mittels zeitaufgelöster Röntgenbeugung zu untersuchen. Insbesondere wurde im ersten Antragszeitraum dazu ein innovativer Aufbau realisiert, der es ermöglicht, die Anregung durch Laserpulse mit hoher Wiederholrate und die Abfrage durch darauf synchronisierte Röntgenpulse zu verwirklichen. Im aktuellen Antragszeitrum wurde der Aufbau verbessert und insbesondere die begonnenen Experimente an isotopenangereicherten Halbleitervielfachschichten ausgebaut. Diese Vielfachschichten haben vielversprechende Eigenschaften als Verwendung von Thermoelektrika. Dabei kann die Wärmeleitfähigkeit durch die Einbringung der Grenzflächen gesteuert werden, während die elektrische Leitfähigkeit davon unbeeinflusst bleibt. Im Rahmen der aktuellen Arbeiten wurde hauptsächlich der Frage nachgegangen, wie Wärmeleitfähigkeit und Struktur miteinander verbunden sind. Das Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehung kann zu verbesserten Werkzeugen führen, mit denen Schichtsystem maßgeschneidert werden.

Publications

• Determination of nanoscale heat conductivity by time-resolved x-ray scattering, e-MRS (Nizza 2011)
  D. Issenmann et al.
  
• Thermal conductivity of isotopically modulated silicon, e-MRS 2012 (Strasbourg)
  H. Bracht et al.
  
• Ultrafast laser pump x-ray probe experiments by means of asynchronous sampling, Synchrotron Radiation Instrumentation Conference 2012 (Lyon)
  D. Issenmann et al.
  
• Determination of nanoscale heat conductivity by time-resolved x-ray scattering, Thin Solid Films 541 (2013) 28
  D. Issenmann, S. Eon, N. Wehmeier, H. Bracht, G. Buth, S. Ibrahimkutty, A. Plech
  
• Ultrafast laser pump x-ray probe experiments by means of asynchronous sampling, J. Phys.:Conf. Ser. 425 (2013) 092007
  D. Issenmann, S. Ibrahimkutty, R. Steininger, J. Göttlicher, T. Baumbach, N. Hiller, A-S. Müller and A. Plech
  
• Probing surface-near thermal transport in isotopically pure semiconductor multilayers for thermoelectric applications, Deutsche Tagung für Forschung mit Synchrotronstrahlung, Neutronen und Ionen 2014 (Bonn)
  A. Plech et al.
  
• Studium der Phononendynamik mit Pump-Probe- Experimenten im Röntgenbereich, Dissertation Uni Konstanz, Februar 2014
  D. Issenmann