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

Hochreines Si (111) Substrat

Bachelorarbeit für Physik / Energy Science

Präparation glatter Germanium(111) Oberflächen

Ziel dieser Bachelorarbeit ist, die Präparation atomar glatter Germanium (111) Oberflächen zu untersuchen und zu optimieren. Diese Oberflächen werden als Substrat für die selbstorganisierte Herstellung unterschiedlicher Adsorbatsysteme benötigt, die Grundlage aktueller Forschung an Mott-Isolatoren sind. Mit Hilfe hochauflösender niederenergetischer Elektronenbeugung (SPA-LEED) kann die Qualität der Oberfläche und deren Rekonstruktion nach jedem Präparationsschritt bestimmt werden.

Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen

SPA-LEED von Au | Si(553)

Bachelorarbeit für Physik / Nano Engineering / Energy Science

Metallische 1-dim Au Nanodrähte auf vizinalen Si-Oberflächen

Auf vizinalen Siliziumoberflächen bilden sich bei der Deposition von Gold durch Selbstorganisation eindimensionale Drähte aus. Die Struktur dieser Drähte soll mit hochauflösender Elektronenbeugung im UHV und bei tiefen Temperaturen untersucht werden. Es ist dabei zudem zu untersuchen ob es Hinweise für die vorhergesagte eindimensionale Spinordnung gibt. Hierbei sollte ein Phasenübergang zu beobachten sein. 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

SPALEED von Pb | Si (111)

Bachelorarbeit für Physik

Präparation einer Zinn Adsorbatlage auf Germanium (111)

Die geordnete (√3×√3)-rekonstruierte Sn Adsorbatlage mit 1/3 Monolage Bedeckung auf einem Ge(111) Substrat dient als Modellsystem für strukturelle Phasenübergänge in 2 Dimensionen. Dieses System ist für einen thermisch aktivierten (√3×√3)↔(3×3) Phasenübergang bekannt und ist deshalb für zeitaufgelöste Untersuchungen der Nichtgleichgewichtsdynamik von besonderem Interesse. Mit Hilfe von hochaufgelöster niederenergetischer Elektronenbeugung (SPA-LEED) kann die Präparation in-situ bei tiefen Temperaturen verfolgt und optimiert werden.

Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen

Devil's Staircase Phase von Pb | Si(111)

Bachelorarbeit für Physik

Präparation und Untersuchung einer Zinn Adsorbatlage auf Silizium (111)

In dieser Arbeit soll die (√3×√3)-Sn/Si(111) Rekonstruktion mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt werden. Zur Überprüfung der Oberfläche steht ein Aufbau mit hochauflösender niederenergetischer Elektronenbeugung zur Verfügung. Nach erfolgreicher Präparation der Rekonstruktion soll überprüft werden, ob und bei welcher Temperatur ein struktureller Phasenübergang zu einer (3×3) Rekonstruktion stattfindet.

Betreuer: Prof. Dr. M. Horn-von Hoegen

Blick ins stabilisierte Interferometer.

Bachelorarbeit für Physik / Nano Engineering / Energy Science

Aufbau und Charakterisierung einer digitalen Regelung für ein höchstauflösendes Interferometer

Zeitaufgelöste Experimente mit Oberflächen-Plasmonen Polaritonen finden im Anrege-Abfrage Modus unter Verwendung von Femtosekunden Laserpulsen statt. Mit einem ersten Laserpuls wird eine Plasmonenwelle gestartet, mit einem zweiten, zeitverzögerten, Laserpuls wird die Plasmonenwelle abgefragt. Die Zeitverzögerung zwischen Anregung und Abfrage beträgt wenige Femtosekunden, muss auf mindestens 100 Attosekunden genau einstellbar sein, und muss auch über längere Experimentierzeiten auf wenige zehn Attosekunden stabil sein. Solche Verzögerungen werden in einem aktiv phasenstabilisierten Interferometer erzeugt. In der Bachelorarbeit soll die bisher verwendete analoge Regelung des Interferometers durch eine neue, digitale Regelung ersetzt werden, die auf einem Raspberry Pi läuft. Vorteil einer solchen Regelung ist die Möglichkeit der Fourierfilterung des Stabilisierungssignals, um so Regelungsartefakte effektiver unterdrücken zu können. Vorkenntnisse im Programmieren von Mikrokontrollern sind für diese Bachelorarbeit notwendig.

Betreuer: Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf

Blick auf die Probenkammer des Photoemissionsmikroskops

Bachelorarbeit für Physik / Nano Engineering / Energy Science

Untersuchungen zur Präparation von Teststrukturen für die Plasmonik

Im Rahmen des SFB 1242 werden Untersuchungen an Plasmonenwellen durchgeführt. Um solche Wellen zu erzeugen, müssen geeignete Strukturen zur Anregung der Plasmonenwellen in metallische Filme (Au or Ag) geschnitten werden. Dies geschieht ex-situ, d.h. nach Transfer der Proben durch Luft, mit fokussierten Ionenstrahlen. Anschließend werden die Proben in ein Elektronenmikroskop transferiert um dort im Anrege-Abfrage Experiment die zeitliche Ausbreitung und Fokussierung von Elektronen zu beobachten. Vor diesen Experimenten muss allerdings die Probenoberfläche gereinigt werden. Dieser Prozess ist bislang schlecht charakterisiert und soll in der Bachelorarbeit untersucht werden. Am Elektronenmikroskop gibt es die Möglichkeit des Heizens, des Ar-Ionensputterns und der Plasmareinigung. Es soll untersucht werden, unter welchen Präparationsbedingungen die für die Abbildung von Plasmonenwellen besten Proben erzeugt werden können.

Betreuer: Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf

Blick in die Kammer

Bachelorarbeit für Physik / Nano Engineering / Energy Science

Elektronenoptische Bank

Zur Charakterisierung von Elektronenkanonen für den Einsatz in der Oberflächenphysik soll ein flexibel einzusetzender Messstand im Hochvakuum aufgebaut werden. Mittels eines Leuchtschirms, einer elektrostatischen Ablenkeinheit mit Faraday-Cup bzw. Einzelelektronendetektor können die Fokuseigenschaften und Strahlströme einfach gemessen werden. Die Komponenten für diese Apparatur sind bereits vorhanden. Damit ist eine Optimierung von Linsenelementen möglich, um eine besonders fein fokussierende Elektronenkanone für die höchstauflösende Beugung langsamer Elektronen (SPA-LEED) zu entwickeln.

Betreuer: Prof. Dr. M. Horn von Hoegen

AFM Aufnahme nach Au-induzierter Facettierung

Bachelorarbeit für Physik / Nano Engineering / Energy Science

Selbstorganisation an Oberflächen

Wird Gold auf eine gestufte Si Fläche gebracht, so findet in vielen Fällen eine massive Umordnung der Stufen auf der Oberfläche statt. Ziel der Bachelor Arbeit ist es, die reversible Facetierung der Si(119) Oberfläche unter Adsorption von Gold im Ultrahochvakuum zu untersuchen. Hierzu wird Au im Ultrahochvakuum bei hohen Temperaturen auf der Si Fläche deponiert, und die Stufenstruktur anschließend mit hochauflösender Elektronenbeugung (SPA-LEED) untersucht.

Betreuer: Prof. Dr. M. Horn von Hoegen, Prof. Dr. F. Meyer zu Heringdorf

Pump-Probe Schema

Bachelorarbeit für Physik / Energy Science

Aufbau einer transienten Reflektivitätsmessung

Durch Laserbeschuss ändern sich charakteristische Materialparameter in sehr kurzer Zeit. Um einen bestehenden Messaufbau zu erweitern, soll mit Hilfe einer Photodiode im Anrege-Abfrage-Schema die Reflektivität der Probe bestimmt werden. Hierbei ist eine Messstrategie zu entwickeln, die Photodiode aufzubauen, eine Kommunikation mit dem Messprogramm herzustellen, und die Reflektivität einer Probe mit Hilfe des Signals der Photodiode zu bestimmen.

Betreuer: Prof. Dr. M. Horn von Hoegen

Masterarbeiten

Plasmonische Spirale eines „n=4“-Zustandes mit SR-SPPs

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

Beugungsbild von Graphen auf Ir(111)

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

Beugungsbild von Graphen auf Ir(111)

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

Wärmetransport über Grenzflächen

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

Abweichung des Wärmetransports für ultradünne Filme und tiefe Temperaturen

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

Beugungsbild von Ge auf Si(111)

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

Emissionsbild eines Plasmonenfokus

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

laterale Graphen / hBN Heterostrukturen auf Ir(111)

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!

Betreuer: Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf