Elektrische und optische Eigenschaften einzelner Halbleiternanodrähte mit Durchmessern im Bereich der starken Quantisierung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Tobias Kipp; Professor Dr. Alf Mews
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 158253275

Zentraler Punkt des Antrags ist die Korrelation struktureller und elektronsicher Eigenschaften sehr dünner (d<10nm) Halbleiternanodrähte (NWs). Basierend auf der sogenannten Solution-Liquid- Solid- (SLS-) Methode werden Synthesemethoden entwickelt, um NWs mit bestimmten Strukturparametern wie Durchmesser, Länge, Kristallstruktur oder Zusammensetzung gezielt herzustellen. Parallel dazu werden einzelne NWs mit einer Kombination verschiedener Mikroskopie- und Spektroskopiemethoden untersucht. Dazu gehören die konfokale Fluoreszenzmikroskopie und -spektroskopie, auf elektrische Wechselwirkungen basierende kraftmikroskopische Methoden (EFM, KPFM) sowie die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) . Auch aus zeitaufgelösten Fluoreszenzmessungen sollen wichtige Informationen darüber erhalten werden, welchen Einfluss die verschiedenen strukturellen Merkmale auf die Ladungsträgerdynamik innerhalb der NWs haben. Weiterhin sollen einzelne NWs elektrisch kontaktiert werden, um den Einfluss extern injizierter Ladungsträger auf die optischen Eigenschaften sowie den Einfluss lokaler Beleuchtung auf die elektrischen Eigenschaften, d.h. die Photoleitfähigkeit, zu untersuchen. Es soll ermittelt werden, welche Strukturelemente für die Ladungstrennung bzw. die Ladungsträgerrekombination innerhalb der NWs verantwortlich sind, um im Rückschluss die Synthesemethoden entsprechend zu modifizieren. Speziell sollen hier Grenzflächeneffekte studiert werden, die beispielsweise durch (i) alternierende Wurtzit-Zinkblende Abschnitte hervorgerufen werden, die (ii) innerhalb von NWs aus verschiedenen Materialien an den Typ-I oder Typ-II Halbleitergrenzflächen entstehen oder die sich (iii) durch die Kontaktierung an den Halbleiter-Metall Grenzflächen bilden. Schließlich ist es geplant, die elektrisch kontaktierten NWs zusätzlich elektrochemisch zu modifizieren, indem die NWs als nanoskopische Elektroden genutzt werden und Metallteilchen reduktiv auf die NWs abgeschieden werden. Mit dieser Methode wird es möglich sein, die elektrischen und optischen Eigenschaften der NWs über einen weiten Bereich zu variieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen