Bachelor- / Master- / Diplomarbeiten
Wir haben natürlich noch viele weitere mögliche Fragestellungen, die im Rahmen einer Arbeit bearbeitet werden könnten. Auf deren explizite Darstellung müssen wir in dieser Auflistung allerdings aufgrund der Aktualität verzichten.
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Bachelorarbeiten
Bachelorarbeit für Physik Manipulation und Überwachung von Femtosekunden-Laserpulsen
Für die Messung ultraschneller Effekte – z.B. Phasenübergang des In/Si(111) Systems [Nature 544 (2017), pp. 207-211] – werden Laser mit ultrakurzer Pulsdauer (<100 fs) verwendet. In stroboskopischer Weise werden „Schnappschüsse“ des Zustandes der untersuchten Probe erstellt. Die Eigenschaften des Lasers während der Messung sind also von fundamentaler Wichtigkeit. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll der optische Aufbau durch die gezielte Manipulation der Polarisation und Fluenz erweitert werden. Die dafür benötigten Optiken werden in motorisierten Haltern verbaut, die wiederum zentral gesteuert werden können. Diese neuen Stellgrößen mit entsprechenden Sensoren werden dann in das Kontrollsystem des Labors eingebunden.
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen
Bachelorarbeit für Physik 1-dim Indium Atomdrähte auf vizinalen Si-Oberflächen
Das prototypische Indium Atomdrahtsystem [Nature 544 (2017), pp. 207-211] wird auf Si(111) durch Selbstorganisation nach Aufdampfen einer einzigen Atomlage Indium präpariert. Auf vizinalen Si Oberflächen kann durch die Fehlneigung eingestellt werden, wie viele Drähte sich auf einer Terrasse parallel zueinander ausbilden – im Extremfall ein einziger isolierter Draht. Diese Präparation und der bei 130 K auftretende Metall-Isolatorübergang sollen mittels hochauflösender Elektronenbeugung bei tiefen Temperaturen untersucht werden. Sollte nach der Charakterisierung der Drähte noch Zeit sein, ist es in der Bachelorarbeit darüber hinaus möglich, Untersuchungen zur strukturellen Dynamik mit zeitaufgelöster Elektronenbeugung durchzuführen.
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen
Bachelorarbeit für Physik, Energy Science, Nano Engineering Gitterdynamik von Graphen
Die Gitterdynamik von Graphen nach impulsiver Anregung des Elektronensystems mittels eines Femtosekundenlaserpulses soll mittels ultraschneller Elektronenbeugung mit sub-Pikosekunden Zeitauflösung verfolgt werden. Hierfür müssen zuerst Mono- und Bi-Lagen Graphen auf SiC(0001) mittels hochauflösender Elektronenbeugung charakterisiert werden. Insbesondere soll die Existenz von quantenmechanischen Nullpunktschwingungen der Graphenlage untersucht werden. Hierfür steht eine UHV-Apparatur mit Schleuse und SPA-LEED zur Verfügung.
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen
Bachelorarbeit für Physik, Energy Science, Nano Engineering Manipulation des Phononentransports
Der phononische Anteil beim Energietransport nach fs-Laseranregung über eine Heterogrenzfläche soll manipuliert werden. Dazu sollen in die Oberfläche einer ultradünnen epitaktischen Halbmetallschicht auf einem Siliziumsubstrat durch „sub-Sorption“ von einzelnen Fe, Co oder Ni Atome in subtiler Weise Streuzentren für die Phononen eingebracht werden um so den phononischen Transport von ballistsich zu diffusiv zu ändern. Hierzu soll ein 3-fach Verdampfer für Fe, Co und Ni aufgebaut und charakterisiert werden. Zusätzlich ist die „sub-Sorption“ mittels Elektronenbeugung zu untersuchen
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen
Masterarbeiten
Masterarbeit für Physik Plasmonische Spiralen
Plasmonenwellen sind nicht unähnlich Lichtwellen, nur existieren sie ausschließlich an einer Grenzfläche zwischen zwei geeigneten Medien und benötigen einen Impulsübertrag zur Anregung. Geeignete Anregungsstrukturen für Plasmonen können daher durch Strukturierung mit fokussierten Ionenstrahlen kontrolliert erzeugt werden, so dass Plasmonenwellen mit definierten Phasenfronten mit Nanometerpräzision angeregt werden können. Im Elektronenmikroskop kann die Propagation der Plasmonenwellen in Ort und Zeit in einem Anrege-Abfrage Photoemissionsexperiment mit femtosekunden Laserpulsen beobachtet werden. In der Masterarbeit sollen zur Anregung Spiralen verwendet werden, um so plasmonische Wellen mit Bahndrehimpuls zu erzeugen – das plasmonische Äquivalent zu den Laguerre-Gausschen Strahlen in der Optik.
Betreuer: Prof. Dr. F.-J. Meyer zu Heringdorf
Masterarbeit für Physik Plasmonische Polarisation
In Anrege-Abfrage-Experimenten mit Plasmonenwellen wird ein erster femtosekunden Laserpuls zur Anregung des Plasmons genutzt, während ein zweiter Laserpuls die Position abfragt. Um nun Veränderungen des Polarisationszustandes der Plasmonenwelle während der Propagation zu detektieren ist es notwendig, für Anrege- und Abfragepuls die (Licht-)polarisation getrennt einstellen zu können. Mit dem aktuell verwendeten hochstabilen Interferometer, das zur Erzeugung von Anrege- und Abfragepuls verwendet wird, ist dies zur Zeit nur bei fester Verzögerungszeit zwischen Anregung und Abfrage möglich. Der optische Aufbau soll daher in der Masterarbeit konzeptionell überarbeitet werden. Anschließend sollen kontrollierte Experimente zur nichtlinearen Polarisationskonversion von Plasmonenwellen im Anrege-Abfrage Experiment durchgeführt werden.
Betreuer: Prof. Dr. F.-J. Meyer zu Heringdorf
Masterarbeit für Physik / Energy Science Graphen auf Metalloberflächen
Monolagen-Graphen wird durch katalytische Zersetzung von Ethylen auf Übergangsmetalloberflächen wie Ir, Ni, Ru etc. hergestellt. Die Morphologie, die Defektstruktur, und der Verspannungszustand sollen in-situ mittels hochauflösender Elektronenbeugung charakterisiert werden. Mit dieser sehr robusten und schnellen Messmethode sollen dann die wichtigen Wachstumsparameter Druck und Temperatur optimiert werden, um so das Wachstum von defektfreien bzw. defektarmen Graphenlagen zu ermöglichen. Durch geeignete Ätz- und Wachstumszyklen können bevorzugt defektbehaftete Bereiche unterdrückt werden und somit single-domain Graphen erzeugt werden.
Betreuer: Prof. Dr. F.-J. Meyer zu Heringdorf, Prof. Dr. M. Horn von Hoegen
Masterarbeit für Physik / Energy Science / Nano Engineering Nanoskaliger Wärmetransport: Ultraschnelle Elektronenbeugung an Nanopartikeln
Die thermische Leitfähigkeit von Germanium-Nanopartikeln zum Siliziumsubstrat soll mittels ultraschneller Elektronenbeugung berührungslos untersucht werden. Die Partikel werden mittels eines Femtosekunden Lasers gepulst aufgeheizt, die transiente Temperaturänderung auf der piko-Sekundenzeitskala über den Debye-Waller Effekt verfolgt und aus dem Abkühlverhalten der Wärmewiderstand eindeutig bestimmt. Damit ist erstmals eine wichtige Modellierungsgröße für die Beschreibung nanoskalige Thermoelektrika experimentell zu erfassen. Die Experimente sollen systematisch für verschiedene Bedeckungen und Partikelgrößen durchgeführt werden.
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn von Hoegen
Masterarbeit für Physik / Energy Science / Nano Engineering Manipulation des Wärmetransportes in nanoskaligen Bismuthfilmen
Der Wärmetransport aus Bismuthschichten einer Dicke von wenigen Nanometern zum Siliziumsubstrat wurde bereits erfolgreich mittels ultraschneller Elektronenbeugung studiert. Diese Untersuchungen an unserem Modellsystem Bi(111)/Si(001) haben Finite Size Effekte nachweisen können, die zu einem qualitativ neuen Verständnis des Wärmetransports in Nanostrukturen führten. Darüberhinaus ist damit auch gezeigt, wie der Wärmetransport manipuliert werden kann. In einer darauf aufbauenden Masterarbeit soll systematisch die Oberfläche und Grenzfläche dieser ultradünnen Filme durch Aufdampfen zusätzlicher Atome systematisch aufgeraut und damit gezielt Einfluss auf das Abkühlverhalten jener Filme genommen werden.
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn von Hoegen
Masterarbeit für Physik / Energy Science / Nano Engineering Atomic Soap: Surfactant Modifizierte Epitaxie von Ge auf Si(111)
Durch den Einsatz von Adsorbaten (so genannten Surfactants - Surface Active Agent) während des Wachstums von Ge Schichten auf Si kann die Bildung von Inseln verhindert und ein atomares Lage-für-Lage Wachstum erzwungen werden. Mit dieser Technik sollen defektfreie Ge-Schichten auf Si(111) hergestellt werden. Die Gitterfehlanpassung von 4% zwischen Ge und Si wird dabei durch ein 2-Dim. geordnetes Netzwerk von Versetzungen an der Grenzfläche angepasst.
Im Rahmen der Arbeit sollen mit dem Surfactant Wismut dünne Ge-Schichten mit möglichst optimal geordneten Versetzungsnetzwerken hergestellt werden. Die in-situ Untersuchungen sollen während des Wachstums mit hochauflösender Elektronenbeugung (SPA-LEED) sowie danach mit Rastertunnelmikroskopie (STM) durchgeführt werden.
Die elektronischen Eigenschaften dieser Versetzungen sollen in Kooperation mit der AG Lorke untersucht werden.
Betreuer: Prof. Dr. M. Horn von Hoegen
Masterarbeit für Physik / Energy Science / Nano Engineering Nichtlineare Photoemission mit Oberflächen Plasmon Polaritonen
Oberflächen-Plasmon-Polaritonen sind Elektronendichtewellen, die an der Grenzfläche zwischen einem Metall und einer dielektrischen Umgebung existieren und propagieren können. Im Sonderforschungsbereich SFB 1242 werden solche Oberflächen-Plasmon-Polaritonen an Oberflächen so stark fokussiert, dass aus dem plasmonischen Fokuspunkt mittels eines nichtlinearen Emissionspfades Elektronen emittiert werden. Untersuchungsgegenstand im SFB 1242 sind der Emissionsmechanismus selbst, sowie die Wechselwirkung fokussierter Plasmonenwellen mit Nanopartikeln. In diesem Umfeld gibt es eine Vielzahl interessanter Fragestellungen, die sich – da gegenwärtig an dem Thema gearbeitet wird – kontinuierlich weiterentwickeln. Sprechen Sie uns bei Interesse daher bitte an um zu sehen, welche Möglichkeiten es für eine Masterarbeit in diesem Themenbereich aktuell gibt!
Betreuer: Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf
Masterarbeit für Physik Wachstum von lateralen Hexabornitrid / Graphen Heterostrukturen auf Iridium
Graphen ist als 2D Schichtsystem weithin bekannt, schon wegen seiner besonderen Bandstruktur und der hohen Elektronenbeweglichkeit. Graphen besteht aus sp2-hybridisierten Kohlenstoffatomen, die auf einer Iridium (111) Oberfläche eine Wabenstruktur, d.h. ein hexagonales Netzwerk bilden. Werden die Kohlenstoffatome im Graphen abwechselnd durch Stickstoffatome und Boratome ersetzt, so ergibt sich ebenfalls eine Wabenstruktur, allerdings aus Hexabornitrid (hBN) mit der Strukturformel (HBNH)3. Im Gegensatz zu Graphen ist hBN isolierend. Es wäre wünschenswert, Graphen und hBN auf der Oberfläche direkt nebeneinander strukturieren zu können. Das Wachstum von Graphen und hBN 2D-Schichtsystemen kann mit niederenergetischer Elektronenmikroskopie während des Wachstums direkt im Mikroskop beobachtet werden. In der Masterarbeit sollen daher in enger Zusammenarbeit mit dem betreuenden Postdoc Graphenfilme, hBN-Filme und gemischte Phasen erzeugt und mit niederenergetischer Elektronenmikroskopie untersucht werden. In diesem Umfeld gibt es eine Vielzahl interessanter Fragestellungen, die sich – da gegenwärtig an dem Thema gearbeitet wird – kontinuierlich weiterentwickeln. Sprechen Sie uns bei Interesse daher bitte an um zu sehen, welche Möglichkeiten es für eine Masterarbeit in diesem Themenbereich aktuell gibt!