Halbleiterphysik, Strahlungswandlung

Forschungsgebiete

HALBLEITERPHYSIK UND STRAHLUNGSWANDLUNG

Optische, elektronische und Transporteigenschaften von neuartigen Halbleiternund Halbleiterstrukturen für opto-elektronische Anwendungen (Strahlungswandlung/Detektoren, Strahlungsquellen)

Materialien/Strukturen (Halbleiter und Dielektria mit fehlender oder eingeschränkter Translationssymmetrie, wie hydrogenisiertes amorphes Silizium, mikrokristallines Silizium und Mischhalbleiter mit Ge, C, Heterodioden a-Si:H/c-Si (Solarzellen), nanokristalline Si-Cluster, polykristalline Chalkopyrit-Dünnschicht/Heteroübergänge (Cu(InGa)(SeS)2) (Solarzellen), Si-nano-wires, Quantensolareneriwandler der sog. 3. Generation, insbesondere der Manipulation der Strahlungsein- und Auskopplung in Absorber (wie durch "up-conversion", photonische stop-gaps, plasmonische Effekte).

Experimentelle Methoden (Modifikation und Weiterentwicklungen):
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 des Anregungszustandes (Separation der Quasi-Ferminiveaus und Identifikation von Rekombinationsverlusten (Grenz- und Oberflächen-Einflüsse));
- simultane konfokale Photolumineszenz und Reflexion (sub-Mikrometer-Auflösung) zur Korrelation von strukturellen/morphologischen mit elektronischen Eigenschaften;
- Optische und spektroskopische Nahfeld-Mikroskopie (SNOM) für Lumineszenz, optische Reflexion, Photoleitung, Quantenausbeute (Raman-Rückstreuung im Aufbau);
- Spektrale Goniometrie;
- phasenwinkel-aufgelöste modulierte Photoströme und Photo-Kapazitätsspektroskopie,
- Analysen zur Strahlungseinkopplung und Propagation in inhomogenen Medien ("light trapping & light guiding")

Modellierung/Numerik und theoretische Ansätze:
- Multischicht-Optik mit Berücksichtigung von Streuung;
- Transienter und stationärer Ladungsträgertransport und Rekombination (Defekt-Pool-Modell) in Dünnschichten und Barrierenstrukturen;
- Kopplung von Transport- Poisson- und Kontimuitätsgleichung (transiente und stationäre Moden) zur Bestimmung von lokalen Ladungströgerkonzentrationen, Rekombinationsraten, I-V_relationen, Kapazitäts- und Admittanzverhalten (vs. Frequenz) , von PL-Ausbeuten, Sammlungswirkungsgraden in Strukturen Dioden);
- Statistische und thermodynamische Modelle zur Strahlungswandlung (Limits nach dem verallgemeinerten Planck-Gesetz, multispektrale Wandlung, Photon-Recycling, entropische Terme bei der Strahlungswandlung)

Ausstattung

Optischer Messplatz für spektrale Transmission/Reflexion/Absorption (200nm-2500nm; direkt und diffus, mit winkelaufgelöster Reflexion und temperaturabhängiger Transmission/Absorption (80 K-450 K),

Temperaturabhängige Photo- und Dunkelleitung / Kapazitäts-Spektroskopie (stationär, moduliert, transient),

Optischer Mess-Aufbau kalibrierte Photolumineszenz (400 nm-1.5 µm, 80K-400 K, oder mit "closed cycle"-Kryostat 10K-400K),
Aufbau für temperaturabhängige (80K-400K) Steady State Photocarrier Grating Technique,

Scanning-Near-Field-Optical Microskope (Cantilever-Typ, mit Kryostat (80K-350K)) mit AFM-Option.

Schlagworte

Quantensolarenergiewandlung, Quantitative Analyse des Anregungszustandes, Dünnschichtsolarzellen, amorphe, mikro- und polykristalline Halbleiter, Si-Nanodraehte, Fluoreszenzkollektoren, Konzepte der 3. Generation, Photonische Stop-Gaps, Up-Conversion.

Areas of research

SEMICONDUCTOR PHYSICS / QUANTUM SOLAR ENERGY CONVERSION
Analyses of optical, electronic, and transport properties of novel semiconductrors and structures for optoelectronic applications such as converters of radiation, detectors, light emitters based on solid matter with incomplete or missing translational symmetry (amorphous, nano- micro-, polycrystalline semiconductors and dielectrics) an in particular of novel structures for quantum solar energy conversion, such as for approaches of so called 3rd generation photovoltaics (up-conversion, photonic stop-gaps, plasmonic effects, novel fluorescence collectors) and Si-nanowire-structures

Keywords

quantum solar energy conversion, quantification of photo excited states, thin film solar cells, amorphous, micro- and polycrystalline semiconductors, Si-nanowires, fluorescence collectors, 3. generation concepts, photonic stop gaps, up-conversion.

Kontakt

Ansprechpartner/-in

Herr Prof. Dr. Gottfried Heinrich Bauer
Telefon:
0441 / 798-3498

Forschungseinrichtung

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Fakultät V - Mathematik und Naturwissenschaften
Institut für Physik
Halbleiterphysik, Strahlungswandlung
Hausanschrift:
Carl-von-Ossietzky-Straße 9-11
26129 Oldenburg
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Telefax:
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Stand: 19.02.2010