Electrical and optical properties of individual semiconductor nanowires with diameters in the strong quantization regime

• Applicants: Privatdozent Dr. Tobias Kipp; Professor Dr. Alf Mews
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry ; Experimental Condensed Matter Physics ; Physical Chemistry of Solids and Surfaces, Material Characterisation
• Term: from 2009 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 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 Programme: Research Grants