AG Schleberger Stellen / Open Positions

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Wir erwarten von Ihnen:

  • Spaß an wissenschaftlichem Arbeiten
  • Interesse an und Grundkenntnisse in Festkörperphysik
  • Spaß an experimenteller Physik
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Wir bieten Ihnen:

  • bestens ausgestattete Labore und Arbeitsplätze
  • attraktive experimentelle Methoden
  • kompetente Betreuung und Einführung in Ihr Thema durch erfahrene Doktoranden
  • die Möglichkeit eines Auslandsaufenthaltes
  • eine freundliche Arbeitsatmosphäre
CVD Reaktor zur Synthese 2-dim. Materialien. Optisches Bild von kristallinen, 3-eckigen MoS2 Einzellagen, welche aus einer S-Mo-S Sandwichstruktur aufgebaut sind.

Wachstum von 2D-Materialien mittels chemischer Gasphasenepitaxie

Zwei-dimensionale Materialien zeigen außergewöhnliche Eigenschaften im Bereich der Elektronik, Optoelektronik und Membrantechnologie. Eine skalierbare und reproduzierbare Methode der Synthese stellt die Chemische Gasphasenepitaxie (engl.: chemical vapour deposition - CVD) dar. Durch das Verdampfen von Chalkogeniden sowie Übergangsmetallen können unterschiedliche 2D Materialien auf verschiedenen Substraten gewachsen werden.

Aufgaben:       

  • Wachstum von atomar dünnen Materialien auf kristallinen und amorphen Substraten                                   
  •  Optimierung der Prozessparameter
  •  Charakterisierung mittels AFM, Raman- und Photolumineszenzspektroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie

 

Ansprechpartner:
Lukas Madauß                                           Erik Pollmann
AG Schleberger; MF 335                           AG Schleberger; MC 369
Experimentalphysik                                    Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen                       Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1                                            Lotharstraße 1
47057 Duisburg                                          47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321                                    Tel.: 0203 379 1686
lukas.madauss@uni-due.de                 erik.pollmann@uni-due.de

Schematische Zeichnung von nanostrukturiertem 2-dim. MoS2 (Mo – schwarz; S – gelb). Mo Atome mit reduzierter Koordinationszahl sowie Schwefelfehlstellen stellen katalytisch aktive Zentren für die H2-Gewinnung (atomar H – weiß; molekularer H – blau) dar. Solche Defekte können gezielt über Ionenbeschuss realisiert werden.

Katalytische Eigenschaften von 2D-Materialien

Der Gewinn chemisch gebundener und sauberer Energieträger ist zukunftsweisend hinsichtlich des immer steigenden Energiebedarfs. Molybdändisulfid (MoS2) zeigt vielversprechende Eigenschaften als Katalysator, welche sich über gezielte Nanostrukturierung mittels Ionenbeschuss nachträglich enorm steigern lassen. Das katalytisch aktivierte MoS2 kann anschließend für die Gewinnung molekularen Wasser- bzw. Sauerstoffs in Brennstoffzellen verwenden werden.

Aufgaben:

  • Synthese von 2 dim. MoS2 in einem hauseigenen CVD Reaktor
  • Nanostrukturierung mittels Ionenbeschuss
  • Analyse der katalytischen Aktivität in Kooperation mit techn. Chemie I (Prof. Behrens)

Ansprechpartner:
Lukas Madauß
AG Schleberger; MF 335
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321
lukas.madauss@uni-due.de

Großflächig per CVD Verfahren gewachsenes 2-dim. MoS2 auf einem Si/SiO2 Substrat. Das transferierte Material wurde mit hochgeladenen Xe-Ionen perforiert und im Transmissionselektronenmikroskop analysiert. Die so erzeugten Membranen können für Filteranwendungen genutzt werden.

Filtermembranen auf Basis von 2D-Materialien:

Zwei dimensionale Materialien wie Graphen oder Molybdändisulfid (MoS2) zeigen außergewöhnliche Eigenschaften im Bereich der Filtermembranen. Aufgrund ihrer atomaren Dicke von < 1 nm, kann das zu filternde Fluid nahezu ballistisch durch das perforierte Material hindurchströmen. Eine wesentliche Herausforderung besteht in der gezielten Defekterzeugung. Mittels eines Teilchenbeschleunigers für hochgeladene Ionen (engl.: highly charged ions – HCIs) können nm-große Poren erzeugt werden, welche zuletzt als Filter für Nanopartikeln oder selbst Salzwasser dienen können.

Aufgaben:

  • Wachstum von 2-dim. Materialien in einem hauseigenen CVD Reaktor
  • Analyse mittels AFM, Raman- und Photolumineszenzspektroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie
  • Ionenbeschuss zur Perforierung der 2D Membranen
  • Analyse der Poren mittels TEM
  • Filterexperimente in Kooperation mit der techn. Chemie II (Prof. Ulbricht)

Ansprechpartner:
Lukas Madauß
AG Schleberger; MF 335
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321
lukas.madauss@uni-due.de

Transfer von 2D-Materialien

SiO2 und Saphir dienen aktuell als bekannteste Substratmaterialien für das CVD Wachstum von zwei-dimensionalen Materialien. Übergangsdickalkogeniden wie MoS2 und WS2. Um das intrinsische Verhalten dieser Materialien (Elektronik, Optoelektronik, Reaktion auf extreme elektronische Anregung durch Ionenbeschuss) zu untersuchen, muss der Einfluss des Substrats vermieden werden. Ein defektfreier und optimierter Transfer der gewachsenen 2D Schichten auf vorstrukturierte Substrate ist somit zwingend notwendig.

Aufgaben:

  • Wachstum von 2-dim. Materialien in einem hauseigenen CVD Reaktor
  • Optimierung des Transferschrittes
  • Analyse mittels AFM, Raman- und Photolumineszenzspektroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie

Ansprechpartner:
Lukas Madauß
AG Schleberger; MF 335
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321
lukas.madauss@uni-due.de

 

Eine atomar dünne Schicht Kohlenstoff (Graphen) wurde zunächst auf einem isolierenden Substratmaterial abgeschieden. Die Kontaktierung erfolgte mittels Elektronenstrahllitographie. Über das Anlegen einer Drain-Source sowie einer Backgate-Spannung lässt sich das Bauelemente als 2D-Feldeffekttransistor (2D-FET) verwenden.

Herstellung von elektrischen Bauelementen aus 2D-Materialien

Aus 2D-Materialien lassen sich anspruchsvolle elektrische Bauteile realisieren. Diese sind zum einen für zukünftige Anwendungen in der Elektronik interessant, zum anderen erlauben sie es, die Eigenschaften der 2D-Materialien genauer zu untersuchen. Insbesondere das gezielte Dotieren mittels Sauerstoff ermöglicht die Nutzung von zwei-dimensionalem Molybdändisulfid (MoS2) als Phototransistor mit einstellbarem Hystereseverhalten.

Aufgaben:

  • Herstellung 2 dim. Materialien mittels mikromechanischer Exfoliation sowie CVD Wachstum
  • Prozessierung mittels Elektronenstrahllitographie
  • Charakterisierung der Bauelemente insbesondere hinsichtlich chemische Zusammensetzung und elektrischem Verhalten

Ansprechpartner:
Lukas Madauß                                           Tobias Foller
AG Schleberger; MF 335                           AG Schleberger; MC 371
Experimentalphysik                                    Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen                       Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1                                            Lotharstraße 1
47057 Duisburg                                          47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321                                    Tel.: 0203 379 1605
lukas.madauss@uni-due.de                tobias.foller@uni-due.de

Präparation und Charakterisierung von bestrahlten 2D-Materialien

Projektile mit sehr hoher Energie lösen in Festkörpern eine Reihe von Prozessen aus, die hier näher experimentell untersucht werden sollen. Die Proben (Dünne Schichten, Nanopartikel, 2D- Materialien) werden dazu unterschiedlichen Typen ionisierender Teilchenstrahlung ausgesetzt und dann auf Veränderungen hin untersucht. Für diese Arbeiten stehen mehrere Quellen bzw. Beschleuniger zur Verfügung: EBIT bei uns im Labor (Projektile mit extrem hoher Ladung), Linearbeschleuniger an der GSI in Darmstadt (GeV), Zyklotrons am GANIL in Caen (0,1 – 1 GeV). Im Fokus stehen zwei-dimensionale Materialien, sowie vertikal geschichtete Heterostrukturen zwei-dimensionaler Schichten.

 

Aufgaben:

  • Rasterkraftmikroskopie an defektreichen 2-dim. Materialien, sowie Heterostrukturen aus mehreren, vertikal geschichteten 2-dim. Materialien
  • Untersuchung der Photolumineszenz- und phononischen Eigenschaften defektreicher 2-dim. Materialien mittels Photolumineszenz- und Ramanspektroskopie

Ansprechpartner:
Lukas Madauß                                       Philipp Ernst                           
AG Schleberger; MF 335                       AG Schleberger; MC 371
Experimentalphysik                                Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen                   Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1                                        Lotharstraße 1
47057 Duisburg                                      47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321                                Tel.: 0203 379 1605
lukas.madauss@uni-due.de            philipp.ernst@uni-due.de

 

Modellrechnungen zur Wechselwirkung energiereicher Ionen mit Festkörpern

Die im Experiment gewonnen Daten werden mit entsprechenden Modellrechnungen verglichen. Dies ermöglicht es im Idealfall, relevante Prozesse zu identifizieren und zu verstehen. Konkret untersuchen wir die Spurbildung an Oberflächen von Dielektrika und den Einfluss auf sich darüber befindende zwei-dimensionale Materialien sowie die interne Emission von Elektronen in dünnen Metallfilmen.

Ansprechpartner:
Marika Schleberger
AG Schleberger; MC 365
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 1600
marika.schleberger@uni-due.de