Mikro-Raman und Photolumineszenz Spektrometer

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534959777

Der Beschaffungsgegenstand ist ein hochauflösendes Mikro-Raman- und Photolumineszenz Spektrometer in konfokaler Geometrie. Dieses soll zur umfassenden Untersuchung von kristallinen und hybriden Quanten- und Nanomaterialien, im besonderen 2D Materialien zum Einsatz kommen. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist hierbei die Charakterisierung sowie die Beurteilung der Kristallqualität und Grenzflächeneigenschaften von den meist mikromechanisch gespaltenen und vdW assemblierten zweidimensionalen (2D) Materialien und deren Hetero- und Hybridstrukturen als auch von dünnen Filme für integrierte Quantentechnologie. Beispiele für die zu untersuchenden Materialien umfassen halbleitende Übergangsmetalldichalkogenide (TMDC), Graphen, hexagonales Bornitrid, defektbasierte Quan-tenemitter in 2D Membranen, magnetische und multiferroische 2D Materialien, 2D polare Metalle mit Kristallphasenübergängen, verdrehte Homo- und Heterobilagen teils eingebettet in Feld-Effekt Schaltkreise, als auch Hybridstrukturen bestehend zum Beispiel aus Mie-Void Strukturen mit 2D Materialien mit starken exzitonischer Licht-Materie Wechselwirkung. Ein besonderer Fokus liegt auf der Fokus auf der Untersuchung von verdrehten Bilagen unter anderem zur experimentellen Umsetzung von Mott-Hubbard Simulatoren. Seit dem Beginn der weltweiten intensiven Forschung an zweidimensionalen Materialien hat sich der sogenannte Phonon-Fingerabdruck, der mittels Raman-Spektroskopie experimentell zugängig ist, als eine sehr wichtige, zerstörungsfreie und variable einsetzbare Untersuchungsmethode erwiesen. Die Phononemoden sind sensitiv auf Material und Kristallstruktur, Lagenzahl, Verspannungen, Defekte, Ladungsträgerdichte, Temperatur, Interlagenkopplung, und im Falle von den verdrehten Lagen auch auf den Winkel zwischen zwei Lagen. Das beantragte konfokale Mikro-Raman Spektrometer dient dazu diese Eigenschaften mittels nicht-resonanter Raman-spektroskopie schnell, zerstörungsfrei und mit beugungslimitierter hoher lateraler und Tiefenauflösung z.B. zur Untersuchung von 2D Kristallen in Kombination mit photonischen Strukturen zu messen. Die kombinierte Raman- und Photolumineszenz-Spektroskopie ist als sehr mächtige Methode etabliert um die Qualität und Homogenität von kristallinen Festkörpern und im Besonderen von 2D Strukturen, daraus gestapelte van der Waals (vdW) Hetero- und Hybridstrukturen umfassend zu beurteilen. Umfassender und einfacher Zugang zu dieser Methodik wirkt sich unmittelbar auf die Qualität der erzeugten Strukturen aus, denn diese können nur so gut sein wie die Charakterisierung durch die zur Verfügung stehenden Analysemethoden es zulässt. Selbiges gilt ebenso mit der Quantität der untersuchbaren Strukturen, wobei hier der Durchsatz durch das Analysegerät der limitierende Faktor ist. Das beantragte Gerät macht diese hochqualitative Analyse schnell, und auch in optischen Aufbauten unerfahrenen Nutzern, ohne längere Einarbeitungszeit zugängig.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Mikro-Raman und Photolumineszenz Spektrometer
• Gerätegruppe: 1840 Raman-Spektrometer
• Antragstellende Institution: Universität Münster
• Leiterin: Professorin Dr. Ursula Wurstbauer