Spektroskopische Charakterisierung von funktionalisierten Graphen-Nanostreifen-Heterostrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Grüneis; Professor Dr. Klas Lindfors
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426882575

Graphen-Nanostreifen (GNS) sind das neueste eindimensionale sp2-Kohlenstoffallotrop. Sie verbinden die besten Eigenschaften aus den Bereichen von Nanoröhrchen und Graphen, wie z.B. eine Vielzahl von möglichen Strukturen mit der Möglichkeit einer homogenen Beschichtung auf Flächen von der Größe eines Wafers. Ein grundsätzlicher Unterschied zwischen Graphen und GNS ist, dass GNS eine Bandlücke aufweisen. Außerdem können die elektronischen und optischen Eigenschaften von GNS durch die Kontrolle über Breite und Struktur deren Ränder maßgeschneidert werden. GNS können mit einer Genauigkeit von einzelnen Atomen mitHilfe eines Bottom-up Verfahrens auf einer katalytisch aktiven Metalloberfläche durch die gezielte Reaktion von Precursormolekülen hergestellt werden. Die große Bandbreite an Precursormolekülen stellt sicher, dass GNS mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften auf großen Flächen synthetisiert werden können. Zusätzlich können die Streifen mit einer einheitlichen Orientierung synthetisiert werden indem Vicinale Oberflächen genutzt werden. Im Rahmen dieses Projekts werden wir neue Graphen-Nanostreifen und daraus hergestellte Heterostrukturen synthetisieren, funktionalisieren und spektroskopisch charakterisieren und deren mögliche Anwendung in Bauteilen auswerten. Für die Synthese von GNS wenden wir Oberflächenpolymerisation an. Hierfür werden wir die Syntheseparameter optimieren. Des Weiteren sollen Graphen-Nanostreifen funktionalisiert werden wie z.B. durch Aufdampfen vonAlkali- und Erdalkalimetallen um hohe Elektronendotierung zu erzielen. Heterostrukturen von GNS werden durch den parallelen Einsatz verschiedener Precursor während eines Syntheseschrittes oder durch verschiedene Schichten aus GNS unterschiedlicher Breite oder Dotierung hergestellt. Die Proben werden mit optischer Spektroskopie unter UHV-Bedingungen, Photoelektronenspektroskopie sowie Fluoreszenz- und Ramanspektroskopie charakterisiert. Mit Hilfe dieser Methoden werden wir fundamentale Eigenschaften von GNS wie effektive Massen, Exzitonenübergangsenergien und Absorptionsspektren bestimmen. Zusätzliche werden wir plasmonische Verstärkung nutzen um die Licht-Materiewechselwirkung von GNS zu verstärken. Ein Ziel hiervon ist eine Reduktion des Wechselwirkungsbereiches um einzelne Nanostreifen optisch untersuchen zu können. Schließlich werden wir den Einsatz von GNS in Bauteilen und Anwendungen wie z.B. in Gassensoren untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich