Projects funded by the European Regional Development Fund
For modern optoelectronic applications, new semiconductor materials must be developed that are both long-term stable and have suitable properties and are inexpensive in order to enable new technologies.
In the ERDF project funding this X-ray diffractometer (XRD), electronically and optically active materials are researched that are based on novel crystal structures or on new nanoscale forms. In order to identify the materials and characterize them crystallographically, they have to be measured using the XRD. The ERDF-funded compact X-ray diffractometer offers fast and reliable characterization of the crystallographic properties of these new materials. The X-ray diffractometer (Aeris by Malvern Panalytical), which is funded by the European Regional Development Fund (ERDF/EFRE) of the European Union, allows crystal phase identification of powder samples. The instrument provides fast, reliable and accurate material analysis. It includes a robotic 6-position sample charger, a 300 W Cu X-ray tube, Bragg-Brentano geometry, and a 2theta range from -4° to +142°.
Modern low-dimensional semiconductor nanostructures are investigated for their electronic properties using time-resolved spectroscopy (components provided by PicoQuant), which is funded by the European Regional Development Fund (ERDF/EFRE) of the European Union. The temporal resolution allows for the identification and quantification of optical decay processes. Low temperatures cause lattice vibrations, which lead to the premature relaxation of excited states, to be "frozen out." Studying the temperature dependence of absorption and fluorescence (optical emission) also enables the identification and investigation of thermally activated processes. Applied magnetic fields allow for the exploration of processes that depend on the spin orientation of the electrons. These complex characterization capabilities make it possible to improve the synthesis of nanomaterials with regard to, for example, surface passivation and quantum yield. The goal is then to electronically contact the optimized two-dimensional structures individually using electron beam lithography, thereby investigating their optoelectronic properties and producing actual optical elements such as active and passive color filters as well as optoelectronic components, such as transistors, LEDs, solar cells and sensors.
For modern optical applications, new materials are always required that are both long-term stable and have high fluorescence quantum yields and at the same time are inexpensive in order to enable new technologies. Such modern optoelectronic structures will be developed and spectroscopically characterized as part of this EFRE project. The EFRE-funded fluorescence spectrometer allows optical processes to be understood and quantified in detail, even in a time-resolved manner. This in turn allows the syntheses of the relevant nanomaterials to be improved. The fluorescence spectrometer (FS5 by Edinburgh Instruments), which is funded by the European Regional Development Fund (ERDF/EFRE) of the European Union, allows steady state and time-resolved photoluminescence measurements of molecules and solid state materials in solution and in dry state. The instrument, which includes an integration sphere, provides fast, reliable and accurate analysis of the materials' optical properties in the range from 200 nm to 900 nm with a time resolution down to about 200 ps.
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Projekte gefördert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung
Für moderne optoelektronische Anwendungen müssen neue Halbleitermaterialien entwickelt werden, die langzeitstabil sind, geeignete Eigenschaften aufweisen und kostengünstig sind, um so neue Technologien zu ermöglichen.
Im Rahmen des durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Projekts, das auch die Anschaffung dieses Röntgendiffraktometers (XRD) ermöglichte, werden elektronisch und optisch aktive Materialien erforscht, die auf neuartigen Kristallstrukturen oder neuen nanoskaligen Formen basieren. Zur Identifizierung und kristallographischen Charakterisierung dieser Materialien ist eine Messung mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) erforderlich. Das durch den EFRE geförderte kompakte Röntgendiffraktometer ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Charakterisierung der kristallographischen Eigenschaften dieser neuen Materialien. Das Röntgendiffraktometer (Modell „Aeris“ von Malvern Panalytical), das durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) der Europäischen Union gefördert wird, ermöglicht die Identifizierung von Kristallphasen in Pulverproben. Das Gerät bietet eine schnelle, zuverlässige und präzise Materialanalyse. Es ist mit einem automatischen Probenwechsler für sechs Proben, einer 300-W-Kupfer-Röntgenröhre und einer Bragg-Brentano-Geometrie ausgestattet und deckt einen 2θ-Bereich von -4° bis +142° ab.
Moderne niedrigdimensionale Halbleiter-Nanostrukturen werden hinsichtlich ihrer elektronischen Eigenschaften mittels zeitaufgelöster Spektroskopie (mit Komponenten von PicoQuant) untersucht – ein Vorhaben, das durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) der Europäischen Union gefördert wird. Die Zeitauflösung erlaubt die Identifizierung und Quantifizierung optischer Zerfallsprozesse. Durch niedrige Temperaturen lassen sich Gitterschwingungen, die zu einer vorzeitigen Relaxation angeregter Zustände führen, „einfrieren“. Die Untersuchung der Temperaturabhängigkeit von Absorption und Fluoreszenz (optische Emission) ermöglicht zudem die Identifizierung und Analyse thermisch aktivierter Prozesse. Angelegte Magnetfelder erlauben die Erforschung von Vorgängen, die von der Spinorientierung der Elektronen abhängen. Diese komplexen Charakterisierungsmöglichkeiten tragen dazu bei, die Synthese von Nanomaterialien zu verbessern – beispielsweise im Hinblick auf die Oberflächenpassivierung und die Quantenausbeute. Ziel ist es, die optimierten zweidimensionalen Strukturen mittels Elektronenstrahllithografie einzeln elektronisch zu kontaktieren, ihre optoelektronischen Eigenschaften zu untersuchen und daraus konkrete optische Elemente – wie etwa aktive oder passive Farbfilter – sowie optoelektronische Bauelemente (z. B. Transistoren, LEDs, Solarzellen und Sensoren) zu entwickeln.
Für moderne optische Anwendungen werden stets neue Materialien benötigt, die sowohl langzeitstabil sind als auch eine hohe Fluoreszenzquantenausbeute aufweisen und zudem kostengünstig sind, um so die Entwicklung neuer Technologien zu ermöglichen. Im Rahmen dieses EFRE-Projekts werden derartige moderne optoelektronische Strukturen entwickelt und spektroskopisch charakterisiert. Das durch den EFRE geförderte Fluoreszenzspektrometer ermöglicht es, optische Prozesse im Detail zu verstehen und zu quantifizieren – dies sogar mit zeitlicher Auflösung. Auf dieser Grundlage lässt sich wiederum die Synthese der entsprechenden Nanomaterialien optimieren. Das Fluoreszenzspektrometer (Modell FS5 von Edinburgh Instruments), das aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) der Europäischen Union finanziert wurde, ermöglicht stationäre sowie zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen an Molekülen und Festkörpermaterialien – sowohl in Lösung als auch im trockenen Zustand. Das Gerät, das über eine Ulbricht-Kugel verfügt, ermöglicht eine schnelle, zuverlässige und präzise Analyse der optischen Materialeigenschaften im Wellenlängenbereich von 200 nm bis 900 nm, bei einer Zeitauflösung von bis zu etwa 200 ps.