Forschungsthemen
Optische, elektronische und Transporteigenschaften von neuartigen Halbleitern für opto-elektronische Anwendungen
(Strahlungswandlung/Detektoren, Strahlungsquellen)
MATERIALIEN/STRUKTUREN
(Halbleiter und Dielektria mit fehlender oder eingeschränkter Translationssymmetrie):
- hydrogenisiertes amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium und
Mischhalbleiter mit Ge, C
- Heterodioden a-Si:H/c-Si (Solarzellen),
- nanokristalline Si-Cluster (strukturelle Stabilisierung von a-Si:H-Netzwerken, Elemente zur Strahlungsemission im sichtbaren Spektralbereich
- Dünnschichten aus organischen Halbleitern (Transport und strukturelle Phasenübergänge, optoelektronische Eigenschaften, polaronische Effekte)
- Polykristalline Chalkopyrit-Dünnschicht/Heteroübergänge (Cu(In,Ga)(Se,S)2) (Solarzellen)
- Periodische und nicht-periodische dielektrische Strukturen (photonosche Band-Gap-Materialien)
EXPERIMENTELLE METHODEN:
Neben der Anwendung traditioneller Methoden zur Analyse von optischen, elektronischen und Transporteigenschaften wie spektrale Transmission, Reflexion, Absorption, Goniometrie, temperaturabhängige Dunkel- und stationäre und transiente Photoleitung, sowie modulierter Transport mittels modulierter Photoströme, Kapazitätsspektroskopie und Photolumineszenz-/ Anregungsspektroskopie werden insbesondere folgende Methoden zur Applikation auf die genannten inhomogenen/körnigen Materialien entwickelt und verfeinert:
- quantitative Photolumineszenz zur Bestimmung des chemischen Potentials von Anregungszuständen (Separation der Quasi-Ferminiveaus mit Tiefenauflösung über die Variation der Anregungswellenlänge) und zur Identifikation von Rekombinationsverlusten (Grenz- und Oberflächen-Einflüsse).
- simultane konfokale Photolumineszenz und Reflexion (sub-Mikrometer-Auflösung) zur Korrelation von strukturellen/morphologischen mit elektronischen Eigenschaften.
- phasenwinkel-aufgelöste modulierte Photoströme und Photo-Kapazitätsspektroskopie.
- Analysen zur Strahlungseinkopplung und Propagation in inhomogenen, periodisch strukturierten und nicht-periodischen duielektrischen Medien ("light trapping & light guiding").
MODELLIERUNG/NUMERIK und THEORETISCHE ANSÄTZE:
- Transienter, modulierter und stationärer Ladungsträgertransport und Rekombination (Defekt-Pool-Modell) in Dünnschichten und Barrierenstrukturen;
- Multischicht-Optik mit Berücksichtigung von Streuung, "Ray Tracing";
- transiente und stationäre lokale strahlende Rekombination von Ladungsträgern im thermischen Nicht-Gleichgewicht (Lunineszenz);
- Statistische und thermodynamische Modelle zur Strahlungswandlung (Limits nach dem verallgemeinerten Planck-Gesetz, multispektrale Wandlung, Photon-Recycling, entropische Terme bei der Strahlungswandlung);
- (Theoretische Analysen zur Propagation und Richtungsdispersion von Photonen in stark streuenden, körnigen dielektrischen Schichten in Analogie zu Turbulenz-Kaskaden-Modellen).
