Strukturelle und opto-elektronische Eigenschaften von reinen, dotierten und mit Liganden terminierten Halbleiternanoclustern

• Antragsteller: Professor Dr. Rolf Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 349847331

Für die Anwendung von Halbleiternanoclustern als vielversprechende optische und elektronische Materialien in der Nanotechnologie ist es notwendig zu verstehen, wie sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften mit der Clustergröße und chemischen Zusammensetzung verändern. Im Rahmen des vorliegenden Projektantrags werden die opto-elektronischen Eigenschaften solcher Quantensysteme erstmalig systematisch studiert. Hierfür sollen Halbleiternanocluster auf Basis von Si und CdSe rein, n- und p-dotiert sowie mit Liganden terminiert in der Gasphase hergestellt und massenspektrometrisch untersucht werden. Durch ein kombiniertes experimentelles Vorgehen wird die geometrische und elektronische Struktur der Cluster mit Hilfe von elektrischen Ablenkmessungen und der Laserdissoziationsspektroskopie bestimmt. Ergänzend zu den experimentellen Studien werden quantenchemische Untersuchungen in enger Abstimmung mit der theoretisch arbeitenden Gruppe von Frau Prof. V. Krewald (Technische Universität Darmstadt) durchgeführt, um die optischen Eigenschaften der verschiedenen Clusterstrukturen zu berechnen und im Vergleich mit den experimentellen Daten tiefgehender zu analysieren. Dabei soll sowohl der Einfluss der Clustergröße auf den langwelligsten optischen Übergang und somit die Farbigkeit genauer verstanden werden, als auch wie eine Elementsubstitution oder eine Dotierung mit Defektelektronen sowie eine Terminierung mit Liganden (H2 bei Si- und H2S bei CdSe-Clustern) die opto-elektronischen Eigenschaften beeinflusst. Ziel ist es herauszuarbeiten, wie sich die Elektronenstruktur und das optische Verhalten ausgehend von molekülähnlichen Clustern bis zu festkörperartigen Nanokristalliten verändert. Die vorgeschlagenen Untersuchungen erlauben somit den Übergang von einzelnen Atomen hin zu mesoskopischen Längenskalen grundsätzlich zu verfolgen und folglich auch mögliche Anwendungen von Halbleiternanoclustern auszuloten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Barbara Albert; Professorin Dr. Vera Krewald