Fourier-Transform Photostrom-Spektromikroskop mit Superkontinuum-Lichtquelle
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ein Fourier-Transform Photostrom-Spektromikroskop (FTPSM) in Kombination mit einer Superkontinuum-Lichtquelle wurde aufgebaut, um elektronische und optoelektronische Bauelemente aus Kohlenstoffnanoröhren und Graphen zu charakterisieren. Als Basis dient ein FTIR Mikroskop welches mit einer Superkontinuumlichtquelle und elektrischen Messsystemen erweitert wurde. Nach der Aufbauphase wurden mit dem Gerät insbesondere in der Entwicklung befindliche Photovoltaikzellen und Einzelrohrtransistoren auf Basis sortierter halbleitender Kohlenstoffnanoröhren charakterisiert. Dabei wurden verschiedene Messmodi des Gerätes genutzt um ortsaufgelöst sowohl Transmissions- und Reflektionsspektren als auch Photostromspektren zu messen. Photostromspektren wurden im sogenannten Step-Scan Modus gemessen, um mittels Lock-in Verstärkung eine höchstmögliche Messempfindlichkeit zu erzeugen. Bei Kohlenstoffnanoröhren basierten Photovoltaikzellen wurde mit Hilfe des Gerätes spektroskopisch der kritische Durchmesser einer CNT bestimmt, bei der die interne Quanteneffizienz von CNT:C60 Grenzflächen signifikante Werte annimmt. Außerdem wurde untersucht welchen Einfluss die Dicke der Lagen aus Kohlenstoffnanoröhren und C60 auf die Quanteneffizienz der Solarzelle hat. Des weiteren wurden Photostrommessungen an Kohlenstoffnanoröhren mit lokalem Spiegel gemessen und nachgewiesen dass das Verspiegeln eines der beiden Nanoröhren-Metall-Kontakte die Signatur des Photostroms von bipolar zu unipolar ändert. An sortenreinen Kohlenstoffnanoröhren konnte wiederum nachgewiesen werden, dass durch Photostromspektroskopie die Struktur einer Kohlenstoffnanoröhre identifiziert werden kann. Darüber hinaus wurden die optischen Eigenschaften, Transmissionspektroskopie und Photostromspektroskopie, von nanokristallinem Graphen untersucht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Photocurrent Imaging of Semiconducting Carbon Nanotube Devices with Local Mirrors Physica Status Solidi B 251(2014) 2471–2474
A. Alam, B.S. Flavel, S. Dehm, U. Lemmer, R. Krupke
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Photocurrent Spectroscopy of (n,m) Sorted Solution-Processed Single- Walled Carbon Nanotubes. ACS Nano 8 (2014) 9324–9331
M. Engel, K.E. Moore, A. Alam, S. Dehm, R. Krupke, B.S. Flavel
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Light emission, light detection and strain sensing with nanocrystalline graphene. Nanotechnology 26 (2015) 325202
A. Riaz, F. Pyatkov, A. Alam, S. Dehm, A. Felten, V. Chakravadhanula, B. Flavel, C. Kübel, U. Lemmer, R. Krupke
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Performance Enhancement of Polymer- Free Carbon Nanotube Solar Cells via Transfer Matrix Modeling. Advanced Energy Materials 6 (2016) 1501345
M. Pfohl, K. Glaser, J. Ludwig, D.D. Tune, S. Dehm, C. Kayser, A. Colsmann, R. Krupke, B. S Flavel
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Probing the Diameter Limit of Single Walled Carbon Nanotubes in SWCNT: Fullerene Solar Cells. Advanced Energy Materials (2016) 1600890
M. Pfohl, K. Glaser, A. Graf, A. Mertens, D. Tune, T. Puerckhauer, A. Alam, L. Wei, Y. Chen, J. Zaumseil, A. Colsmann, R. Krupke, B. S. Flavel
