Transiente Absorptionsspektroskopie mit Attosekunden EUV Pulsen an binären und ternären Solarzellen-Halbleitersystemen für die Erforschung ihrer Ladungsträgerdynamiken

• Antragsteller: Dr. Alexander Guggenmos
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 341857518

Halbleitersysteme sind heutzutage sehr wichtige Materialien, da deren physikalischen Eigenschaften einen großen Bereich an Anwendungen ermöglichen, wie beispielsweise als Lichtemitter in Dioden, Lichtdetektoren, Optische Modulatoren, Hochgeschwindigkeitselektronik oder Solarzellenmodule. Das Wissen über die zugrundeliegenden elektronischen Prozesse ist die Grundvoraussetzung für deren kontinuierliche Weiterentwicklung. Seit Jahrzehnten versucht man mit zeitaufgelöster Spektroskopie Zugang zu diesen Prozessen zu erhalten. Untersuchungen offenbarten Zeitskalen, auf denen die langsamsten Prozesse auf der Pikosekunden-, und die schnellsten auf der Attosekundenzeitskala stattfinden. Die Attosekunden Transiente Absorptionsspektroskopie ist aus dem jungen Feld der Attosekundenwissenschaft hervorgegangen, und stellt heutzutage ein sehr mächtiges Instrument dar, um sogar die schnellsten Prozesse in Materie mit Hilfe von einzelnen isolierten Attosekundenpulsen zu untersuchen. Dieses Messverfahren demonstrierte den ersten experimentellen Beweis von Attosekunden Elektron-Elektron-Streuprozessen im Leitungsband des am häufigsten verwendeten Halbleitermaterials, Silizium. Der Weg von primären (Si, Ge) über binären (GaAs) hin zu ternären (AlGaAs) Halbleitersystemen, ermöglichte eine Steigerung der Effizienz von Solarzellenmodulen, da damit eine präzisere Anpassung an das Sonnenspektrum möglich wird. Das Forschungsprojekt untersucht die Ladungsträgerdynamiken in binären und ternären Halbleitersystemen mit Hilfe der Transienten Absorptionsspektroskopie, um Zugang zu deren fundamentalen Prozessen zu erhalten. Die tiefgreifenden Untersuchungen und das Wissen über fundamentale Ladungsträgerdynamiken, wie beispielsweise Ladungstrennung und Ladungswanderung, kann zu verbesserten Schichtstrukturen oder Strukturformen beitragen und schließlich zu einer Erhöhung der Effizienz von Solarzellen führen. Aus diesem Grund kann dieses geplante Forschungsvorhaben, durch die Anwendung einer Attosekundenmesstechnik auf sehr wichtige Halbleitersysteme, neue fundamentale Physik von Solarzellen ermöglichen und damit enorm zum sehr wichtigen Feld der erneuerbaren Energien beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Stephen Leone