AG Schleberger Stellen / Open Positions

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CVD Reaktor zur Synthese 2-dim. Materialien. Optisches Bild von kristallinen, 3-eckigen MoS2 Einzellagen, welche aus einer S-Mo-S Sandwichstruktur aufgebaut sind.

Wachstum von 2D-Materialien mittels chemischer Gasphasenepitaxie

Zwei-dimensionale Materialien zeigen außergewöhnliche Eigenschaften im Bereich der Elektronik, Optoelektronik und Membrantechnologie. Eine skalierbare und reproduzierbare Methode der Synthese stellt die Chemische Gasphasenepitaxie (engl.: chemical vapour deposition - CVD) dar. Durch das Verdampfen von Chalkogeniden sowie Übergangsmetallen können unterschiedliche 2D Materialien auf verschiedenen Substraten gewachsen werden.

Aufgaben:       

  • Wachstum von atomar dünnen Materialien auf kristallinen und amorphen Substraten                                   
  •  Optimierung der Prozessparameter oder Entwicklung neuer Prozesse
  •  Probencharakterisierung mittels AFM, Raman- und Photolumineszenzspektroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie

 

Ansprechpartner:
Erik Pollmann
AG Schleberger; MC 369
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 1686
erik.pollmann@uni-due.de

Schematische Zeichnung von nanostrukturiertem 2-dim. MoS2 (Mo – schwarz; S – gelb). Mo Atome mit reduzierter Koordinationszahl sowie Schwefelfehlstellen stellen katalytisch aktive Zentren für die H2-Gewinnung (atomar H – weiß; molekularer H – blau) dar. Solche Defekte können gezielt über Ionenbeschuss realisiert werden.

Katalytische Eigenschaften von 2D-Materialien

Der Gewinn chemisch gebundener und sauberer Energieträger ist zukunftsweisend hinsichtlich des immer steigenden Energiebedarfs. Molybdändisulfid (MoS2) zeigt vielversprechende Eigenschaften als Katalysator, welche sich über gezielte Nanostrukturierung mittels Ionenbeschuss nachträglich enorm steigern lassen. Das katalytisch aktivierte MoS2 kann anschließend für die Gewinnung molekularen Wasser- bzw. Sauerstoffs in Brennstoffzellen verwenden werden.

Aufgaben:

  • Synthese von 2 dim. MoS2 in einem hauseigenen CVD Reaktor
  • Nanostrukturierung mittels Ionenbeschuss
  • Analyse der katalytischen Aktivität in Kooperation mit techn. Chemie I (Prof. Behrens)

Ansprechpartner:
Lukas Madauß
AG Schleberger; MF 335
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321
lukas.madauss@uni-due.de

Großflächig per CVD Verfahren gewachsenes 2-dim. MoS2 auf einem Si/SiO2 Substrat. Das transferierte Material wurde mit hochgeladenen Xe-Ionen perforiert und im Transmissionselektronenmikroskop analysiert. Die so erzeugten Membranen können für Filteranwendungen genutzt werden.

Filtermembranen auf Basis von 2D-Materialien:

Zweidimensionale Materialien wie Graphen oder Molybdändisulfid (MoS2) zeigen außergewöhnliche Eigenschaften im Bereich der Filtermembranen. Aufgrund ihrer atomaren Dicke von < 1 nm, kann das zu filternde Fluid nahezu ballistisch durch das perforierte Material hindurchströmen. Eine wesentliche Herausforderung besteht in der gezielten Defekterzeugung. Mittels eines Teilchenbeschleunigers für hochgeladene Ionen (engl.: highly charged ions – HCIs) können nm-große Poren erzeugt werden, welche letztendlich als Filter für Nanopartikeln oder selbst Salzwasser dienen können.

Aufgaben:

  • Wachstum von 2-dim. Materialien in einem hauseigenen CVD Reaktor
  • Analyse mittels AFM, Raman- und Photolumineszenzspektroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie
  • Ionenbeschuss zur Perforierung der 2D Membranen
  • Analyse der Poren mittels TEM
  • Filterexperimente in Kooperation mit der techn. Chemie II (Prof. Ulbricht)

Ansprechpartner:
Lukas Madauß
AG Schleberger; MF 335
Experimentalphysik
Universität Duisburg-Essen
Lotharstraße 1
47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321
lukas.madauss@uni-due.de

Eine atomar dünne Schicht Kohlenstoff (Graphen) wurde zunächst auf einem isolierenden Substratmaterial abgeschieden. Die Kontaktierung erfolgte mittels Elektronenstrahllitographie. Über das Anlegen einer Drain-Source sowie einer Backgate-Spannung lässt sich das Bauelemente als 2D-Feldeffekttransistor (2D-FET) verwenden.

Herstellung von elektrischen Bauelementen aus 2D-Materialien

Aus 2D-Materialien lassen sich neuartige elektrische Bauteile realisieren. Diese sind zum einen für zukünftige Anwendungen in der Elektronik interessant, zum anderen erlauben sie es, die Eigenschaften der 2D-Materialien genauer zu untersuchen. Insbesondere das gezielte Dotieren mittels Sauerstoff ermöglicht die Nutzung von zwei-dimensionalem Molybdändisulfid (MoS2) als Phototransistor mit einstellbarem Hystereseverhalten.

Aufgaben:

  • Herstellung 2 dim. Materialien mittels mikromechanischer Exfoliation sowie CVD Wachstum
  • Prozessierung mittels Elektronenstrahllitographie
  • Charakterisierung der Bauelemente insbesondere hinsichtlich chemische Zusammensetzung und elektrischem Verhalten

Ansprechpartner:
Lukas Madauß                                           
AG Schleberger; MF 335                          
Experimentalphysik                                   
Universität Duisburg-Essen                      
Lotharstraße 1, 47057 Duisburg
Tel.: 0203 379 2321                                   
lukas.madauss@uni-due.de                

Präparation und Charakterisierung von bestrahlten 2D-Materialien

Projektile mit sehr hoher Energie lösen in Festkörpern eine Reihe von Prozessen aus, die hier näher experimentell untersucht werden sollen. Die Proben (Dünne Schichten, Nanopartikel, 2D- Materialien) werden dazu unterschiedlichen Typen ionisierender Teilchenstrahlung ausgesetzt und dann auf Veränderungen hin untersucht. Für diese Arbeiten stehen mehrere Quellen bzw. Beschleuniger zur Verfügung: EBIT bei uns im Labor (Projektile mit extrem hoher Ladung), Linearbeschleuniger an der GSI in Darmstadt (GeV), Zyklotrons am GANIL in Caen (0,1 – 1 GeV). Im Fokus stehen zwei-dimensionale Materialien, sowie vertikal geschichtete Heterostrukturen zwei-dimensionaler Schichten.

 

Aufgaben:

  • Rasterkraftmikroskopie an defektreichen 2-dim. Materialien, sowie Heterostrukturen aus mehreren, vertikal geschichteten 2-dim. Materialien
  • Untersuchung der elektronischen- und phononischen Eigenschaften defektreicher 2-dim. Materialien mittels Photolumineszenz- und Ramanspektroskopie

Ansprechpartner:
Lars Breuer                                                      
AG Schleberger; MF MC370               
Experimentalphysik                             
Universität Duisburg-Essen                  
Lotharstraße 1                                        
47057 Duisburg                                    
Tel.: 0203 379-                                       
lars.breuer@uni-due.de                  

 

Auch wenn hier aktuell nichts angekündigt sein sollte, sprechen Sie uns an!

Direkt im Labor oder per email:

marika.schleberger[at]uni-due