Forschung

Kooperationen

Sonderforschungsbereich SFB616

The transformation of one kind of energy into another kind of energy accompanies all processes in our world, and frequently also propels them. Many of these transformations – like the chemical reactions of catalysts or in sensors, or the mechanical friction or dispersion of charge carriers in microprocessors – take place at the surfaces, or at the interfaces of solid materials.

Universität Duisburg-Essen Center for Nanointegration

Forschungsschwerpunkte

Ballistischer Transport durch Nanostrukturen

Mit der Spitze eines Rastertunnelmikropskops (STM) werden ballistische Elektronen in eine Schottky-Diode injiziert. Die Pfade der ballistischen Elektronen durch die Diode oder Adsorbatsysteme können dann mit atomarer Auflösung studiert werden.

Chemische Sensorik mit elektronischen Bauelementen

Elektronische Bauelemente auf Halbleiterbasis werden dazu benutzt Gas-Oberflächen-Reaktionen zu beobachten und zu analysieren.

Die bei exothermen Reaktionen von Gasen an Oberflächen frei werdende Energie muss auf die eine oder andere Art und Weise im Substrat deponiert werden. Chemoströme zeigen den Einfluß von Anregungen des elektronischen Systems (Elektron-Loch-Paare) bei der Dissipation chemischer Energie.

Reibung und Dämpfung auf atomarer Skala

Ein wichtiges Ziel in der Oberflächenphysik ist es, Phänomene der Reibung und Dämpfung an Oberflächen zu untersuchen und zu verstehen. In unseren Experimenten verwenden wir das Messprinzip der dynamischen Rasterkraftmikroskopie (dynamic force microscopy, DFM oder auch frequency modulation atomic force microscopy, FM-AFM). Diese Methode ermöglicht es, Metall-, Halbleiter- und Isolator-Oberflächen mit atomarer Auflösung abzubilden. Außerdem können zusätzlich zur Topographie auch die Energieverluste an der Oberfläche aufgezeichnet werden.

Elektronische Eigenschaften metallischer Heterostrukturen

Elektronen an Festkörperoberflächen oder in dünnen Schichten können in ihrer Bewegung begrenzt sein. Durch diese Einschränkung können sie nur noch bestimmte quantenmechanische Zustände einnehmen.

Die veränderten elektronischen Eigenschaften aufgrund dieser niedrigdimensionalen Elektronen untersuchen wir, indem wir die Thermospannung messen, die entlang der Tunnelstrecke eines Rastertunnelmikroskops auftritt.

Organische Nanostrukturen

Organische Moleküle lassen sich - im Gegensatz zu den Atomen aus denen sie bestehen - meist nicht mehr als Kugeln annähern. Das gilt insbesondere für den Fall des Wachstum organischer Schichten, das wir mit dem Rastertunnelmikroskop untersuchen. Gerade wegen der räumlichen Ausdehnung der Moleküle sind die von den Molekülen auf Oberflächen ausgebildeten Strukturen sehr vielfältig. Besonders wenn man zwei molekulare Spezies auf die Oberfläche gibt, bilden sich oft überraschende Strukturen aus.

Elektrische Leitfähigkeit auf atomarer Skala

Die Kombination aus hoch auflösendem STM und der Rastertunnel-Potentiometrie ermöglicht es uns die Natur der elektrischen Leitung auf atomarer Skala zu untersuchen.

Lego Probe Microscope

Das LPM ist ein Modell, mit dem anschaulich die Funktionsweise eines Rastersondenmikroskops erklärt werden kann. Dieses Lego Modell wurde im Rahmen der Staatsexamensarbeit von Sandra Weyers aufgebaut.