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2013 - Gerald Gmachmeir

Oberflächenanalytik von Silizium in elektrochemischer und Ultrahochvakuumumgebung .

Research stay at the Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften - ISAS-e.V., / TU Berlin, Deutschland
15/04/2013 - 28/04/2013


Gerald Gmachmeier
Contact: vorname.nachname(/\t)jku.at


In den vergangenen Jahren wurde zunehmend erkannt, welch enorme Wichtigkeit die atomare Struktur von Oberflächen in verschiedensten Bereichen hat. Ihre Bedeutung reicht von hochtechnischen Anwendungen (wie z.B. der Mikroelektronik) bis zum alltäglichen Leben (wie z.B. die Abwasserreinigung und die Korrosion von Werkstoffen). Daher wurden und werden immer mehr Verfahren zur Präparation und Analyse von Oberflächen entwickelt sowie verfeinert.

An der JKU wird am Zentrum für Oberflächen- und Nanoanalytik ZONA Forschung und Analytik an Festkörperoberflächen mit einer Reihe unterschiedlicher Methoden und Geräte durchgeführt: Rasterelektronenmikroskopie (REM), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Raster-Augerelektronenspektroskopie, spektroskopischer Ellipsometrie (SE), Reflexionsdifferenzspektroskopie (RDS), Reflexionsanisotropiespektroskopie (RAS), Röntgen-Fotoelektronenspektroskopie (XPS), elektrochemische Rastertunnelmikroskopie (EC-STM), und Mittels weiterer Methoden. Die Auflösung reicht dabei bis zur atomaren Größenordnung im Subnanometerbereich. Ziel meiner Diplomarbeit, in deren Gerätemittelpunkt ein elektrochemisches Rastertunnelmikroskop steht, ist, dieses Wissen auf die Siliziumoberfläche in elektrolytischer Umgebung (d.h. in Flüssigkeit) und mit Adsorbaten darauf auszuweiten.

In diesem Zusammenhang wird angestrebt, die bisherigen Kontakte zum ISAS in Berlin, insbes. mit mit Prof. Norber Esser, zu einer langfristigen Kooperationzu auszubauen.

Die Gastinstitution "Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften - ISAS" hat langjährige Erfahrung bzgl. Oberflächenpräparation und -analytik von Silizium in elektrochemischer und Ultrahochvakuumumgebung. Es ist eines der weltweit führenden Institute im Bereich der optischen Oberflächencharakterisierung mittels polarisationsoptischer Verfahren, Raman- und Infrarot-Spektroskopie.

Ziel meines 2-wöchigen Forschungsaufenthalts war, für die Forschung an der JKU präparatives und analytisches Wissen über unser hier vorhandenes Wissen hinaus zu erwerben, speziell die Optimierung der elektrochemischen Präparation von Silizium und die Verifizierung mit spektroskopischen Verfahren, und ganz konkret Hinweise auf Ursache(n) der Probleme und deren Lösung(en) zu finden, warum die Ergebnisse meiner Arbeit an der JKU mit den hiesigen Mitteln noch nicht befriedigend waren. Der Aufenthalt sollte auch ein Schritt zur Intensivierung der Kooperation mit dem ISAS sein.

Mein Aufenthalt war in allen diesen Belangen erfolgreich. Ich konnte bei der Vorbereitung der von mir mitgebrachten Si-Proben, welche am benachbarten Helmholtz-Zentrum Berlin Adlershof (einer ebenfalls international anerkannten Institution im Bereich Funktionalisierung von Siliziumoberflächen für die Fotovoltaik) durchgeführt wurde, und an den Messungen am ISAS mitmachen und mitlernen. Am ISAS wurden die Proben u.a. mit Infrarotellipsometrie vermessen. Die Auswertung zeigte, daß meine "alten" Si-Proben ungewöhnliche Eigenschaften aufwiesen. Wodurch dies bedingt war – etwa durch die wenig übliche hohe p-Dotierung mit Antimon (Sb) –, wurde nicht weiter untersucht, da dies einerseits nicht Ziel meiner Arbeit ist und andererseits die Proben von meinem kurz davor erhaltenen "neuen" Silizium befriedigende Resultate lieferten. Durch den unmittelbaren persönlichen Kontakt konnte ich des weiteren Wissen erhalten, das man in wissenschaftlichen Büchern und Artikeln üblicherweise nicht findet und das auch bei Anfragen per E-Mail eher nicht an Unbekannte weitergegeben wird – aber für das Gelingen von Experimenten essentiell sein kann.

Ich bedanke mich beim ISAS für die freundliche Aufnahme, die mir meinen Aufenthalt in Berlin, dieser interessanten, nach Jahrzehnten der Teilung zwischen Ost und West wieder zusammenwachsenden Stadt mit einer Einwohnerzahl, die der halben Bevölkerung von ganz Österreich entspricht und die in einer für einen Österreicher kaum glaublich ebenen Landschaft liegt, nicht nur "physikalisch", sondern auch "nicht-wissenschaftlich" gut in Erinnerung bleiben läßt.

Ein herzliches Danke auch an die Macke-Stiftung für die Unterstützung, die einen wesentlichen Teil der Kosten meines kurzen Forschungsaufenthalts abdeckte.