Hochtemperatur-Hallmesssystem

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566050786

Die Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften ist von entscheidender Bedeutung für die Aufklärung der zugrundeliegenden Transportprozesse in einem Material und somit unerlässlich für die Weiterentwicklung und Optimierung von Materialien für nahezu jeden Anwendungsbereich. Die zuverlässigste Methode zur Bestimmung der Ladungsträgerkonzentration und der Ladungsträgerbeweglichkeit ist die Messung der Hall-Spannung unter Einfluss eines externen magnetischen Feldes, weswegen sich diese Methode zur Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften von Halbleitern etabliert hat. Das beantragte Hochtemperatur-Hallmesssystem dient nun zur Erweiterung der am Zentrum für Materialforschung ZfM/LaMa der Justus-Liebig-Universität vorhandenen Infrastruktur zur Charakterisierung der elektrischen Transporteigenschaften von technologierelevanten Funktionsmaterialien, was bisher nur im Temperaturbereich von 1,5 K bis Raumtemperatur möglich ist. Mit dem beantragten Hochtemperatur-Hallmesssystems soll es ermöglicht werden, Ladungsträgerkonzentration und Beweglichkeit von Hochleistungsmaterialien auch oberhalb der Raumtemperatur bestimmen zu können. Neben der Charakterisierung des elektronischen Ladungstransports in Halbleitern für die Hochleistungselektronik gehört hierzu insbesondere auch die Charakterisierung der ionischen Transporteigenschaften von Keramiken und Festelektrolyten, welche im Temperaturbereich bis 1000 °C Anwendung finden. Durch die Möglichkeit, die elektronischen und ionischen Transporteigenschaften auch bei hohen Temperaturen zuverlässig aufzuklären, wird der beantragte Messaufbau in verschiedene Forschungsvorhaben im Bereich der Materialwissenschaften, der Physik und der physikalischen Chemie zum Einsatz kommen. Für die Forschungsaktivitäten am ZfM bedeuten Hall-Messungen bei hohen Temperaturen nicht nur einen signifikanten Mehrwert, um den Einfluss von Zusammensetzung, Mikrostruktur und Dotierung auf elektronische und ionische Transportprozesse bei anwendungsrelevanten Temperaturen aufzuklären. Sie stellen insbesondere bei der elektrischen Charakterisierung von Materialien für die Hochleistungselektronik und für Energieanwendungen ein Alleinstellungsmerkmal dar, was den Profilbereich „Material und Energie“ und die internationale Sichtbarkeit der Justus-Liebig-Universität deutlich stärken wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochtemperatur-Hallmesssystem
• Gerätegruppe: 0140 Magnetfeld- und -flußmeßgeräte (außer Geomagnetik 040)
• Antragstellende Institution: Justus-Liebig-Universität Gießen
• Leiter: Professor Dr. Matthias Thomas Elm