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Goals

Internal interfaces between two solids play a decisive role in modern materials sciences and their technological applications. Among the most prominent examples are certainly semiconductor devices which have been miniaturized to such an extent that their optical and electronic properties are determined decisively by interfaces. In the future, the importance of internal, solid/solid interfaces is expected to increase further due to the development of hybrid materials that combine specific properties of metals or inorganic semiconductors on the one hand, with those of organic or bio materials on the other hand. Examples for such hybrids are novel solar cells, organic field-effect transistors, biosensors or core/shell nanoparticles. Despite their enormous importance, our microscopic understanding of buried internal interfaces is lagging behind that of volume or surface properties. The main reason of this knowledge gap is the experimental difficulty to detect and isolate the weak interface signature from that of the dominant bulk.
The collaborative research centre "Structure and Dynamics of Internal Interfaces" aims to close this gap by a collaboration between chemical synthesis, semiconductor physics, surface science, structural analysis and laser spectroscopy. Initially our investigations will not be directed towards specific functional materials, as those generally consist of many, frequently not well-defined interfaces. Instead we will focus on model systems with specially prepared internal interfaces. These interfaces will be structurally characterized on the atomic level and their optical and electronic properties will be systematically investigated. In this way, we want to achieve a detailed microscopic understanding of chemical bonding, electronic coupling and energy transfer for different classes of heterointerfaces. In the long term we shall then make use of this knowledge and tailor interfaces for specific applications and construct devices with novel properties and functions.
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Ziele

Innere Grenzflächen zwischen zwei Festkörpern spielen in den modernen Materialwissenschaften und ihren technischen Anwendungen eine wichtige Rolle. Ein Paradebeispiel sind Halbleiter-bauelemente, die soweit miniaturisiert wurden, dass ihre optischen und elektronischen Eigenschaften entscheidend von den Grenzflächen bestimmt werden. Noch weiter zunehmen wird die Bedeutung innerer Grenzflächen in künftigen Hybrid¬materialien, welche die Eigenschaften von Metallen oder anorganischen Halbleitern einerseits und von organischen Materialien und Bio-Materialien andererseits verknüpfen. Beispiele für derartige Hybridmaterialien sind neuartige Solarzellen, organische Feldeffekttransistoren oder Biosensoren. Trotz ihrer enormen Bedeutung hinkt unser mikroskopisches Verständnis der Struktur und Dynamik vergrabener, innerer Grenzflächen dem Verständnis der Volumen- und Oberflächeneigenschaften der Materialien aber weit hinterher. Hauptursache für diese Wissenslücke ist die experimentelle Schwierigkeit, die schwache Signatur der Grenzfläche zu detektieren und vom dominierenden Volumen zu isolieren.
Ziel des Sonderforschungsbereichs "Struktur und Dynamik innerer Grenzflächen" ist es, diese Lücke in enger Zusammenarbeit zwischen chemischer Synthese, Halbleiterphysik, Oberflächenphysik und -chemie, Strukturanalyse und Laserspektroskopie zu schließen. Im Vordergrund der Untersuchungen werden dabei zunächst keine konkreten Funktionsmaterialien stehen, da diese in der Regel über viele, oft nicht gut definierte Grenzflächen verfügen. Es sollen vielmehr eigens entwickelte Modellsysteme mit einzelnen, speziell präparierten inneren Grenzflächen auf der atomaren Skala strukturell charakterisiert und ihre optischen und elektronischen Eigenschaften systematisch studiert werden. Damit soll für unterschiedliche Klassen von Heterogrenzflächen erreicht werden, dass die chemische Bindung, die elektronische Kopplung und der Energietransfer mikroskopisch genau bekannt und soweit möglich vorhersagbar wird. Mittel- und langfristig soll dieses Wissen dann genutzt werden, um Grenzflächen für neue Anwendungen maßzuschneidern und so Materialien und Bauelemente mit neuartigen Eigenschaften und Funktionalitäten herstellen zu können.

Zuletzt aktualisiert: 25.02.2015 · armbrusn

 
 
 
Philipps-Universität Marburg

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