Nanokristalle atomar abgebildet

1. Nanokristalle atomar abgebildet Heiko Groiss Abteilung für Halbleiterphysik Institut für Halbleiter - und Festkörperphysik Wilhelm Macke Award 2007

2. Autobahn Es sind kleine, effiziente und kostengünstige Laser notwendig! Hintergrundbildquelle: http://www.dom.ufg.ac.at/conference05/ Wie kann ich eine flächendeckende Überwachung durch einen Sensor in jedem Fahrzeug verwirklichen?

3. Materialien für Halbleiterlaser Wie kann man Lasermaterialen für das mittlere Infrarot entwickeln? Quantum Dots: Halbleiterkristalle im Nanometerbereich Größe der Dots bestimmt die Farbe! Bildquelle: http://lamp.tu-graz.ac.at//~hadley/nanoscience/week2/Nano-CdSe.png CdSe Quantum Dots in Lösung mit Duchmesser von 1nm bis 6nm

4. Selbstorganisation Bleitellurid-Nanokristalle umgeben von einem Halbleiterkristall Dots sind ~10nm groß ~30 Atomlagen !!!! Dichte: 3x1011 cm-2 300 Milliarden Dots pro cm2 130 Dots !!!(in 212nm x 212nm) Draufsicht Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien

5. Kristallstruktur Steinsalz (NaCl) Kubisches Gitter Kubisch Flächenzentriertes Gitter Na Cl p³-Orbitale Hintergrundbild: Christian Thiele, Lizenz CC-BY-SA/2.0/de Steinsalz Struktur

6. Kristallstruktur Zinkblende (ZnS) Kubisch Flächenzentriertes Gitter S Zn sp³-Hybridorbitale ( ¼, ¼, ¼ ) Zinkblende Struktur Hintergrundbildquelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Sphalerite4.jpg

7. Bleitellurid - Cadmiumtellurid Halbleiter aus Blei und Tellur mit der Steinsalz Struktur: Bleitellurid Verwendung:Infrarot Detektoren Natürliches Form als Altait Halbleiter aus Cadmium und Tellur mit der Zinkblende Struktur: Cadmiumtellurid Verwendung:Solarzellen, Infrarot Detektoren, Optische Fenster und Linsen

8. Bleitellurid - Cadmiumtellurid Pb Te Cd Te Tellur-Untergitter passt!!! Aber die Blei – Cadmium Untergitter nicht!!!

9. Probenherstellung Cd Te Pb CdTe PbTe CdTe Querschnitt Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien!

10. Probenherstellung Nanostrukturierung Heizen auf über 300° Symmetrische Nanokristalle! CdTe PbTe CdTe Querschnitt Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien!

11. Nanostrukturierung Video des Heizschrittes Aufgenommen mit einem heizbaren Probenhalter in Halle/Max Planck Institut für Mikrostrukturphysik Probe nach 24min mit 260°C Draufsicht 50nm Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien!

12. Nanostrukturierung Video des Heizschrittes Aufgenommen mit einem heizbaren Probenhalter in Halle/Max Planck Institut für Mikrostrukturphysik Probe nach 40min mit 260°C Draufsicht 100nm 20nm Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien!

13. Nanostrukturierung Rhomboedrischer Kubo Oktaeder CdTe PbTe CdTe Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien!

14. Größenvergleich

15. Größenvergleich Pb Te Cd Te 1 Atomlage 0,32nm = 0,00000000032m

16. Größenvergleich 81 Atomlagen 26nm = 0,00000002600m 1 Atomlage 0,32nm = 0,00000000032m

17. Größenvergleich Gitterkonstante PbTe: 0,64nm = 0,00000000064m Dot Größe: 26nm = 0,00000002600m Wellenlänge von Elektronen mit 200.000 eV: 0,0025nm Passt mehr als 10.000 mal in den Dot! Mikroskopieren mit Licht nicht möglich! Sichtbares grünes Licht: 520nm = 0,00000052000m

18. Transmissions Elektronen Mikroskop Durchlichtmikroskop Strahlenquelle Kondensorlinsen Probe Objektivlinse Zwischenlinse Projektionslinse Betrachtungsschirm

19. Die Grenzflächen Aufwendige Gesamtenergie-Rechnungen(durchgeführt von R. Leitsmann/Jena)zeigen gleiche Verschiebungen! Ermöglicht Berechnung von optischen Eigenschaften! Die zwei Kristallgitter sind um 0,04nm versetzt! Einzelne Atome sind verschoben um die Kristallbindungen zu erfüllen!

20. Und nun? • Kontrollierte Herstellung von PbTe Nanokristallen • Hochsymmetrische Quanten Dots • Sehr gute Optische Eigenschaften • Abrupte Grenzflächen zum Umgebungsmaterial • Vermessung der Grenzflächen • Berechnug der optische Eigenschaften Hintergrundbildquelle: http://www.dom.ufg.ac.at/conference05/

21. Materialdesign mit Bleitellurid Nanokristalle für kleine, effiziente und kostengünstige Laser! Hintergrundbildquelle: http://www.dom.ufg.ac.at/conference05/ Flächendeckende Überwachung durch einen Sensor in jedem Fahrzeug!

22. Veröffentlichungen “Centrosymmetric PbTe/CdTe quantum dots coherently embedded by epitaxial precipitation” W.Heiss, H.Groiss, E.Kaufmann, G.Hesser, M.Böberl, G.Springholz, F.Schäffler, K.Koike, H.Harada, M.Yano Applied Physics Letters 88, 192109 (2006) “Rebonding at coherent interfaces between rocksalt-PbTe/zinc-blende-CdTe” R.Leitsmann, L.E.Ramos, F.Bechstedt, H.Groiss, F.Schäffler, W.Heiss, K.Koike, H.Harada, M.Yano New Journal of Physics 8,317 (2006) “Quantum dots with coherent interfaces between rocksalt-PbTe and zincblende-CdTe” W.Heiss, H.Groiss, E.Kaufmann, G.Hesser, M.Böberl, G.Springholz, F.Schäffler,R.Leitsmann, F.Bechstedt, K.Koike, H.Harada, M.Yano Applied Physics Letters 101, 081723 (2007) “The coherent {100} and {110} interfaces between rocksalt-PbTe and zincblende-CdTe” H.Groiss, W.Heiss, F.Schäffler, R.Leitsmann, F.Bechstedt, K.Koike, H.Harada, M.Yano Journal of Crystal Growth 301-302, 722-725 (2007) “Photoluminescence Characterization of PbTe/CdTe Quantum Dots Grown by Lattice-Type Mismatched Epitaxy” K.Koike, H.Harada, T.Itakura, M.Yano, W.Heiss, H.Groiss, E.Kaufmann, G.Hesser, M.Böberl, G.Springholz, F.Schäffler Journal of Crystal Growth 301-302,722-725 (2007) Vortrag: “The coherent {100} and {110} interfaces between rocksalt-PbTe and zincblende-CdTe” 14th International Conference on Molecular Beam Epitaxy, MBE 2006, September 2006, Tokyo, Japan

23. Danksagung Danke nach Japan:K. Koike, H. Harada, M. Yano ; Osaka Institute of Technology Danke der TSE: G. Hesser Danke nach Jena:R. Leitsmann, F. Bechstedt; Friedrich-Schiller Universität, Jena Danke an alle KollegInnen am Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik, insbesondere:E. Kaufmann, G. Springholz, T. Schwarzl, F. Schäffler, W. Heiss, G. Bauer Danke für die Förderung:Spezialforschungsbereich 25 IR-ON Dank an das Max-Planck-Institut für Mirkrostrukturphysik, Halle:P. Werner Und natürlich DANKE fürs Zuhören