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Beteiligung am SFB 1083 - Struktur und Dynamik innerer Grenzflächen

Sonderforschungsbereich 1083: Struktur und Dynamik innerer Grenzflächen

Laufzeit: 01.07.2017-30.06.2021

Sprecher: Prof. Dr. Ulrich Höfer
Philipps-Universität Marburg
Fachbereich Physik
AG Oberflächenphysik
Renthof 5
35037 Marburg

Projektleiter in Gießen: Prof. Dr. Sangam Chatterjee

I. Physikalisches Institut
Heinrich-Buff-Ring 26-32
35392 Gießen

 

Kurzbeschreibung

Innere Grenzflächen zwischen zwei Festkörpern spielen in den modernen Materialwissenschaften und ihren technischen Anwendungen eine wichtige Rolle. Ein Paradebeispiel sind Halbleiterbauelemente, 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 Hybridmaterialien, die die Eigenschaften von Metallen oder anorganischen Halbleitern einerseits und von organischen Materialien und Biomaterialien 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 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 werden vielmehr eigens entwickelte Modellsysteme mit einzelnen, speziell präparierten inneren Grenzflächen auf der atomaren Skala strukturell charakterisiert und ihre optischen und elektronischen Eigenschaften systematisch studiert. 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 werden. 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.