Projekte
Gadolinium-dotierte Galliumoxid Polymorphe und Legierungen: Einfluss des Kristallfeldes auf die UV-Emission
F?rderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Laufzeit: 01.03.2025 - 28.02.2027
Beschreibung: Galliumoxid (Ga2O3) ist ein Halbleiter mit extrem breiter Bandlücke. Obwohl er hervorragende Materialeigenschaften und technische M?glichkeiten aufweist, die ihn an die Spitze der Forschung gebracht haben, hat das native Material nur ein begrenztes Potenzial als optischer Emitter. Um dieses Problem zu l?sen, k?nnen optisch aktive Ionen in Ga2O3 eingebaut werden. Eines dieser Ionen steht im Mittelpunkt dieses Projekts: Gadolinium (Gd), das im ultravioletten B-Spektralbereich (UV-B) emittiert. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Synthese von Gd-dotiertem Ga2O3 durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) und die Charakterisierung seiner optischen Emission. Darüber hinaus zielt das Projekt darauf ab, die Wirkung des Kristallfeldes in Ga2O3-basierten Polymorphen und Legierungen zu verstehen und zu quantifizieren, indem die internen optischen ?berg?nge der Gadolinium-Verunreinigung als Fingerabdruck für dieses Feld verwendet werden. Wir werden robuste und systematische Daten erstellen, die als Ausgangspunkt für künftige 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育, m?glicherweise sogar für künftige Projekte, dienen k?nnten, die auf theoretischen Berechnungen und/oder der potenziellen Herstellung von optischen Ger?ten auf der Grundlage dieses Materialsystems basieren.
Kontakt: Dr. Manuel Alonso Orts
Suboxid-Molekularstrahlepitaxie: In Richtung hoher Elektronen-Mobilit?t in α-(Al,Ga)2O3 und β-(Al,Ga)2O3
F?rderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Laufzeit: 01.11.2024 - 31.10.2027
Beschreibung: Die Suche nach neuartigen Materialien geht seit jeher mit der Suche nach neuartigen Synthesemethoden einher. Für die Synthese neuer Funktionsmaterialien wurden bahnbrechende Dünnschicht-Abscheidungsmethoden entwickelt. Die Synthese-Wissenschaft der Molekularstrahlepitaxie (MBE) hat zu einem gro?en Teil die Entwicklung eines neuen technologischen Zeitalters erm?glicht: Die Entwicklung von Festk?rper- und optoelektronischen Bauelementen --- die unser modernes t?gliches Leben bestimmen. Der vorliegende Antrag zielt auf das Wachstum und die Dotierung des Halbleiters (Al,Ga)2O3 mit ultrabreiter Bandlücke (engl: UWBG) mittels Suboxid-MBE (S-MBE) --- eine neue MBE-Wachstumsmethode unter Verwendung von Suboxiden als Quellmaterial. Das bahnbrechende Merkmal der S-MBE besteht darin, dass es die komplexe 2-Stufen Kinetik von III-O-Materialien, in eine einfache und 1-Stufen Oberfl?chenkinetik umwandelt. Somit lassen sich neue III-O-Materialien mit h?herer kristalliner Perfektion, deutlich h?heren Wachstumsraten und niedrigeren Wachstumstemperaturen als derzeit von jeder anderen Oxid-MBE-Variante gezeigt züchten. In diesem Projekt wird S-MBE weiterentwickelt, um α-(Al,Ga)2O3 und β-(Al,Ga)2O3 unter Verwendung der Suboxide Ga2O und Al2O zu züchten. Für beide Polymorphe wird die Mischbarkreisgrenze von Al2O3 in Ga2O3 untersucht werden (auf verschiedenen Substraten). In einer Folgestudie werden diese optimierten (Al,Ga)2O3-Legierungen mit den Suboxiden SiO und GeO n-Typ dotiert. Bisher wurden als h?chste Raumtemperaturmobilit?t (μe) für α-Ga2O3 und β-Ga2O3 entweder μe = 65 cm-2V-1s-1 bzw. μe = 176 cm-2V-1s-1 erreicht, beides gewachsen mittels chemischer Gasphasenabscheidung. Im Gegensatz dazu wird in der Literatur kein leitf?higes n-Typ-α-(AlxGa1-x)2O3 beschrieben, und in β-(Al0,15Ga0,85)2O3 betr?gt die n-Typ-Mobilit?t bisher h?chstens μe = 4 cm-2V-1s-1. Abh?ngig vom Dotierstoff (z. B. Si) und der Al-Konzentration im (AlxGa1-x)2O3-Kristall sinkt μe aufgrund der Bildung von DX-Zentren oder anderer kompensierender Punktdefekte. Die Antragsteller schlagen nun vor, dass die durch S-MBE m?glich werdende Oberfl?chenkinetik und Defektbildungs-Thermodynamik, n-Typ α-(AlxGa1-x)2O3 und β-(AlxGa1-x)2O3 Schichten mit x > 0,2 und μe > 50 cm-2V-1s-1 m?glich werden --- und ist das wissenschaftliche Ziel dieses Antrags.
Kontakt: Prof. Dr. Martin Eickhoff
Neue Wege zur Herstellung und grundlegenden Untersuchung optischer Kavit?ten auf der Basis von epitaktischem Ga2O3
F?rderung: Zentrale Forschungsf?rderung ZF der Universit?t Bremen (Eigene Projekte für Postdocs)
Laufzeit: 01.01.2022 - 31.12.2024
Beschreibung: Galliumoxid (Ga2O3) ist ein Halbleiter mit einer extrem breiten Bandlücke (UWBG), der sich aufgrund seiner Bandlücke von 5 eV und der Verfügbarkeit von kostengünstigen Substraten als vielversprechende Alternative zu führenden Halbleitern mit gro?er Bandlücke für elektronische und optische Hochleistungsger?te erwiesen hat. Ziel dieses Projekts ist die ?berwindung der technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit dem UWBG-System, indem neuartige Herstellungsverfahren und Designs für optische Kavit?ten im Nah-Infrarot- und Nah-UV-Bereich auf der Grundlage von epitaktischem Ga2O3 entwickelt und angewendet werden.
Kontakt: Dr. Manuel Alonso Orts
Quantitative Bestimmung interner elektrischer Felder in Halbleiter-Nanostrukturen durch Transmissionselektronenmikroskopie
F?rderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Laufzeit: 01.02.2021 - 31.01.2024
Beschreibung: Ziel des beantragten Projektes ist die quantitative Bestimmung interner elektrischer Felder (IEFs) in Halbleiternanostrukturen mit Hilfe moderner Methoden der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und durch kontrollierte Superposition externer elektrischer Felder. Als ideales Modellsystem für diese Untersuchungen konzentrieren sich die Arbeiten auf pn-?berg?nge in Gruppe III-Nitrid Nanodr?hten (III-N NWs) sowie auf axiale Gruppe III-Nitrid Nanodraht-Heterostrukturen (III-N NWHs), die mittels plasmainduzierter Molekularstrahlepitaxie synthetisiert werden. Derartige NWHs k?nnen reproduzierbar mit hoher Pr?zision hergestellt werden und weisen polarisationsinduzierte IEFs in der Gr??enordnung von bis zu einigen MV/cm auf, deren Gr??e durch die geometrischen Abmessungen, die chemische Zusammensetzung und die Dotierkonzentrationen eingestellt werden kann. Darüber hinaus k?nnen St?rke und r?umliche Verteilung der IEFs in individuell elektrisch kontaktierten NWs und NWHs durch Superposition eines externen elektrischen Feldes auf kontrollierte Weise manipuliert werden.Da die optischen Eigenschaften von III-N NWHs durch den Quantum-Confined Stark-Effekt stark beeinflusst werden, werden hier die IEFs ein und derselben Nanostruktur sowohl mit Hilfe der neuen TEM-Methoden als auch mittels optischer Analysen durch Bias-abh?ngige Photostrom- und Mikrophotolumineszenzmessungen untersucht. Der Vergleich der optischen Analysen und der TEM-Messungen für verschiedene Anregungs- und Elektronenstromdichten in Kombination mit numerischen Simulationen der Elektronen- und Lochzust?nde erlaubt dann eine quantitative Bestimmung der IEFs und führt zu einem verbesserten Verst?ndnis der elektronischen Bandprofile, der Feldabschirmung durch freie Ladungstr?ger aber auch des Einflusses pr?parationsabh?ngiger elektronischer Oberfl?chenzust?nde. Die Verfügbarkeit und die Optimierung einer TEM-basierten Technik zur zuverl?ssigen und direkten Messung von IEFs ist nicht nur für die hier modellhaft behandelten AlGaN/GaN und InGaN/GaN Nanostrukturen relevant. Sie ist darüber hinaus von gro?em Interesse für die Analyse komplexer Nanostrukturen anderer Halbleitersysteme (z. B. GaAs/AlGaAs) aber auch für andere Anwendungen wie z. B. ferroelektrische Tunnelkontakte.
Kontakt: Prof. Dr. Martin Eickhoff
Fluoreszenzspektroskopie an Baumringen: neue Klimaproxys für die Dendroklimatologie
F?rderung: Zentrale Forschungsf?rderung ZF der Universit?t Bremen (Impulse für Forschungsvorhaben)
Laufzeit: 01.05.2021 - 30.04.2022
Beschreibung: ?ber Fluoreszenzspektroskopie an Baumringen sollen neue Klimaproxys ermittelt werden um die M?glichkeiten der Klimarekonstruktion durch Dendroklimatologie zu erweitern. Ziel dieses Projekts ist die zerst?rungsfreie und reproduzierbare Analyse von Baumringen mit UV-VIS-Fluoreszenzspektroskopie. Die Emissionsbanden im Fluoreszenzspektrum k?nnen
unterschiedlichen Holzbestandteilen (Cellulose, Lignin) zugeordnet werden. Die Intensit?t der Emissionsbanden l?sst Rückschlüsse auf das Vorhandensein bzw. auf qualitative, evtl. auch quantitative Konzentrations?nderungen der Bestandteile zu. Diese und weitere Informationen (Jahresringbreiten etc.) sollen die Rekonstruktion von Klimaparametern wie Temperatur, Niederschlag und Sonneneinstrahlung verfeinern und verbessern.
Kontakt: Dr. Christian Tessarek
Chemische Gasphasenabscheidung und laserinduzierte Modifikation von Nano- und Heterostrukturen aus zweidimensionalen, atomar dünnen Schichten für photonische Anwendungen
F?rderung: Zentrale Forschungsf?rderung ZF der Universit?t Bremen (Eigene Projekte für Postdocs)
Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.09.2022
Beschreibung: Ziel des Projektvorhabens ist die pr?zise Manipulation der optischen Eigenschaften von Heterostrukturen aus zweidimensionalen (2D) atomar dünnen Materialien wie Graphen, Bornitrid (BN) und ?bergangsmetall-Dichalkogeniden wie z.B. Molybd?ndisulfid (MoS2) und Wolframdiselenid (WSe2). Diese Heteroschichten sollen über van-der-Waals Epitaxie mit der Methode der chemischen Gasphasenabscheidung übereinander gewachsen werden. ?ber die Abscheidung von Graphen und/oder BN unter- und/oder oberhalb der ?bergangsmetall-Dichalkogenid-Schicht soll die dielektrische Umgebung modifiziert werden. Die Herausforderung ist dabei die Identifikation spezifischer Wachstumsfenster, in denen diverse 2D-Materialien mit hoher Qualit?t und frei von Fremdmaterialverunreinigungen übereinander abgeschieden werden k?nnen. Darüber hinaus sollen Wachstumsparameter für tern?re ?bergangsmetall-Dichalkogenide (MoWS2, Mo(SSe)2) entwickelt werden. Neben dem 2D-Schichtwachstum wird auch das selbst-organisierte Wachstum von quantenpunktartigen Nanostrukturen untersucht, z.B. unverspannte MoS2-Nanoinseln eingebettet in einer WS2-Matrix oder verspannte MoSe2-Nanoinseln in einer MoS2-Matrix. Dadurch soll der Effekt von Verspannung und der Ladungstr?gereinschluss auf die optischen Eigenschaften untersucht werden. Ein wichtiger Fokus des Projektvorhabens ist die laserinduzierte Manipulation der Schichten. ?ber Laserbestrahlung sollen zur Kontrolle der optischen Eigenschaften gezielt Defekte wie z.B. S-Vakanzen in die ?bergangsmetall-Dichalkogenid-Schicht erzeugt und so eine laterale Strukturierung optisch aktiver Bereiche erreicht werden. Ein über aktuelle Vorarbeiten erprobtes Verfahren zur lokalen pr?zisen Abdünnung von ?bergangsmetall-Dichalkogenid-Schichten über Laserbestrahlung wird auf beliebige 2D-Heterostrukturen angewendet, um periodische Nanostrukturen hin zu photonischen Kristallen zu erzeugen.
Kontakt: Dr. Christian Tessarek
Einzelpunkt-Sensorsystem für die nicht-invasive, dynamische Messung der Herzfunktion (SINDynamik)
F?rderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 01.07.2018 bis 30.06.2020
Beschreibung: Kardio-vaskul?re Erkrankungen sind in Deutschland die h?ufigste Todesursache. Zentrale Voraussetzung für eine Verbesserung der Therapie, ist eine effiziente Langzeitdiagnostik. Die Echtzeitmessung des zentralen Venendrucks (ZVD) im rechten Vorhof des Herzens in Bezug zum EKG-Signal stellt eines der wichtigsten Verfahren in der Herz-Lungen Diagnostik dar. Um die dynamischen ZVD-Werte im zeitlichen Verlauf exakt zu erfassen, kommen invasive und sehr kostenintensive Ans?tze mit drucksensorintegriertem Herz-Katheter zum Einsatz, die nicht für eine zug?ngliche pr?ventive Diagnostik eingesetzt werden k?nnen. So ist bislang insbesondere nach einem Herzinfarkt oder einer Herzoperation eine Langzeitüberwachung der Herzkammerdynamik und des Herzventilzyklus, nicht m?glich.
Ziel des Verbundprojekts SINDynamik ist deshalb die Erforschung und die vorklinische Validierung einer neuartigen Diagnose-Methode zur simultanen und nicht-invasiven Bestimmung des ZVD-Echtzeitsignals und des EKG-Signals. Dabei soll eine bio-elektrodynamische Erfassung der Herzaktivit?t an einem einzelnen K?rperpunkt (Single Point Cardio-Dynamics, SPC) erfolgen. Der Sensor detektiert die bio-elektrische Herzgewebe-Depolarisation, überlagert mit der mechanischen Bewegung des elektrisch geladenen Herzgewebes und kann damit ein vollst?ndiges Ladungsabbild der Herz-Lungen-Wechselwirkung mit der Atemdynamik liefern. Das SPC-Messverfahren erm?glicht prinzipiell eine kontinuierliche, nicht-invasive, personifizierte Herzdiagnostik, generiert damit einen erheblichen Patientennutzen und soll zur Verringerung der Mortalit?tsrate nach einem Herzinfarkt beitragen.
Die Leistungsf?higkeit des SPC-Verfahrens wird am Ende des Projekts durch den Vergleich mit Standardverfahren zu EKG- und ZVD-Messungen an einer kleinen Testgruppe von Herz-Lungen Patienten demonstriert.
Kontakt: Prof. Dr. Martin Eickhoff
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