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Artikelaktionen

Mein Weg in die AG

AG Spektroskopie und Optik: Mein Weg in die AG
Abschlussarbeiten unter Corona

Auch unter den derzeitigen Pandemiebedingungen bieten wir Abschlussarbeiten an! Eine Übersicht über mögliche Themen für Abschlussarbeiten etc. findest Du unten auf dieser Seite. Die Themen sind grob nach Interessen gegliedert, wobei natürlich immer mehre Aspekte relevant sein können.

Bist Du an fundamentalen Fragestellungen interessiert oder bist Du anwendungsorientiert? Möchtest Du nur Daten aufnehmen und auswerten oder auch ein Experiment aufbauen? Interessiert Dich Prozess oder gar Anlagenentwicklung? Wir decken ein breites Spektrum an Forschungs- und Entwicklungsprojekten ab, die in nationale und international Kooperationen eingebunden sind. (Siehe Kooperationen & Projekte)

Wie findest Du zu uns? Am einfachste, Du kontaktierst uns per email, MS Teams oder - ganz altmodisch - mit dem Telefon. Dann besprechen wir das weitere Vorgehen. Für die Durchführung richten wir uns nach dem Corona-Konzept der Universität das auf unsere speziellen Bedingungen angepasst ist, was wir Dir bei Beginn der Arbeit zusammen mit den allgemeinen Sicherheitseinweisungen persönlich erläutern.

Hier findet ihr die AG Vorstellung zum Download

Wir als Arbeitsgruppe Spektroskopie und Optik bieten Dir gerne Projekte zu Fragestellungen aus unseren Forschungsschwerpunkten an. So bieten wir Dir die Möglichkeit, Dich mit Themen der aktuellen Forschung der Physik der Kondensierten Materie auseinander zu setzen - und das beispielsweise bereits zu einem frühen Stadium deines Studiums.

Über interessierte Studierende freuen wir uns zu jeder Zeit, sei es für eine Bachelor-, Master- oder Examensarbeit, ein Forschungspraktikum oder einfach nur, weil Du wissen möchtest, wie cool Laser wirklich sind. Für gewöhnlich können wir Themen mit unterschiedlichen Schwerpunkten und Anforderungsprofilen anbieten, die sich meist auch nach Deinen eigenen Interessen und Kompetenzen anpassen lassen.

Du kannst dir nicht so recht vorstellen, wie die Arbeit bei uns aussieht? An welchen Themen forschen wir konkret? Was ist diese Spektroskopie überhaupt und welche Möglichkeiten bietet sie?
Komm doch einfach bei uns vorbei und mach Dir selbst ein Bild davon - zum Beispiel durch eine kleine Laborführung. Dafür kannst Du gerne jedes Mitglied der AG ansprechen - sei es via Mail oder - schon fast klassisch - per Telefon. Und, sollte es nach den Pandemieregelungen wieder möglich sein, natürlich auch, indem Du einfach im Erdgeschoss des Physikgebäudes auf einen Kaffee oder Tee Hallo sagst.

Gemein ist allen Aufgaben, dass Du Interesse an selbstständigem Arbeiten an komplexen Herausforderungen hast - und idealerweise aus Deiner eigenen Erfahrung und einem Literaturstudium eigene Lösungsstrategien entwickeln möchtest - sei es, dass Du Parameterstudien vorschlägst, Datenanalysemodelle entwickelst oder gar weiterführende, komplexere Experimente ins Gespräch bringst.

Promotionsstellen werden sowohl auf unserer Homepage als auch auf der zentralen Stellenbörse der JLU ausgeschrieben. Falls Interesse an einem gemeinsamen (Stipendien-)Projekt oder ähnlichem besteht, wende Dich bitte an ein Mitglied der Arbeitsgruppenleitung.

Mögliche Themen

Mögliche Themen

Hier findet ihr Themen für verschiedene Bachelorarbeitsprojekte für Studierende aus den Studiengängen Physik, Materialwissenschaften und Physik und Technologie für Raumfahrtanwendungen. Für weitere Informationen sowie für Master- oder Examensarbeiten nehmt bitte direkt Kontakt zu uns auf, um ein passendes Thema abstecken zu können.

Grundlagenforschung
Optische Charakterisierung von Organischen-anorganischen – 2D Perowskitschichtstrukturen

Motivation: Zweidimensionale Perowskite sind eine vielversprechende Materialklasse, die sich als effiziente Absorber für die nächste Generation von Solarzellen eignen. Durch die Kombination von anorganischen und organischen Molekülen können mit einfachen Mitteln atomar dünne Schichten hergestellt werden. In diesen dominieren aufgrund der starken Miniaturisierung quantenmechanische Effekte.

Ziel: In der Arbeit soll die optische Charakterisierung (Absorption, Reflektometrie, Photolumineszenz) einer Gruppe zweidimensionaler Perowskite vorangetrieben werden. Insbesondere die lange Stabilität gegenüber Bestrahlung und Luftatmosphäre macht diese Systeme zu einem spannenden und hochaktuellen Forschungsprojekt.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du hast Interesse an optischer Laser-Spektroskopie
  • Du bist motiviert und selbstständig und offen neue Dinge zu lernen

Ansprechpartner: Florian Dobener und Sangam Chatterjee

Frequenzverdopplung an Metallorganischen Verbindungen

Motivation: Für große Anregungsfeldstärken gelten nicht mehr die linearen optischen Gesetzmäßigkeiten. Es kommt zu anderen Phänomenen wie Frequenzverdopplung (SHG) oder Zweiphotonenabsorption. Diese nichtlinearen Effekte werden unter anderem in Lasersystemen ausgenutzt.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit sollen (metall)organische Kristalle auf ihre linearen und nichtlinearen optischen Eigenschaften in einem großen Wellenlängenbereich untersucht werden. Dazu werden verschiedenste Messmethoden und Geräte verwendet (UVvis Absorption, Ellipsometrie, SHG-Spektroskopie, XRD).

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du interessierst dich für die optische Charakterisierung von Materialien
  • Du bist motiviert und selbstständig

Ansprechpartner: Marius Müller und Sangam Chatterjee

Zweidimensionale Heterostrukturen und deren optische Eigenschaften

Motivation: Zweidimensionale Halbleiter (insb. Übergangsmetall-Dikalkogenide) gehören zu den spannendsten Materialklassen der Festkörperphysik. Sie bestehen aus einzelnen unendlich-ausgedehnten Atomlagen in denen quantenmechanische Effekte dominieren und neuartige Phänomene auftreten.

Ziel: In der Arbeit sollen analog zu den Steinen eines bekannten Spielzeugherstellers verschiedene zweidimensionale Halbleiter von Hand miteinander in einem Stapel kombiniert werden. Diese Heterostrukturen zeigen neuartige Phänomene, die dann mittels optischer Charakterisierung untersucht werden. Die technische Herausforderung der Herstellung und die neuartige Exzitonenphysik bilden ein spannendes Forschungsprojekt.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du hast Interesse an der Untersuchung kleinster Objekte
  • Du bist motiviert und selbstständig

Ansprechpartner: Philip Klement und Sangam Chatterjee

THz-Spektroskopie an Plasmen

Motivation: Als Plasma bezeichnet man Teilchengemische aus Ionen, freien Elektronen und meist auch neutralen Atomen oder Molekülen, wobei der Ionisationsgrad von weniger als 1 % bis hin zur vollständigen Ionisation reichten kann. Radiofrequenz (RF) getriebene Plasmen werden in Ionenstrahlquellen für Triebwerke oder in der Materialbearbeitung eingesetzt. Die genaue Kenntnis der Plasmaparameter ist dabei wichtige Voraussetzung für die Optimierung der Leistungsfähigkeit von Ionenstrahlquellen.

Ziel: In der Arbeit soll die Plasmafrequenz und damit die Ladungsträgerdichte in einem RF-Plasma mittels THz Spektroskopie bestimmt werden. Diese Methode ist direktsensitiv auf den komplexen Brechungsindex und erlaubt so den kontaktlosen Nachweis dieser Plasmaparameter. Dabei beeinflusst die THz-Strahlung das Plasma selber quasi nicht, anders als bei herkömmlichen Sonden. Zunächst soll als proof-of-principle ein THz Aufbau realisiert werden und erste Messungen durchgeführt werden. Langfristig sollen auch die Zeitabhängigkeit während eines RF Zyklus und die Ortsabhängigkeit des Plasmas vermessen werden.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik, PTRA oder Materialwissenschaften
  • Du hast Interesse an optischer Laser-Spektroskopie
  • Du bist motiviert, selbstständig und offen neue Dinge zu lernen

Ansprechpartner: Markus Stein und Sangam Chatterjee

Responsezeitvermessung von Szintillator Materialien für den Nachweis von Elementarteilchen

Motivation: Szintillationsdetektoren spielen in der subatomaren eine wichtige Rolle beim Nachweis hochenergetischer ionisierender Strahlung. An beschleunigerringen werden große Mengen an Szintillatoren zu Kalorimetern gebündelt. Damit die Detektion möglichst viele Ereignisse erfassen kann, muss das Ansprechen der Kristalle auf die Anregung (Response) möglichst schnell sein. Hierbei spielen verschiedene (Co-)Dotierungen und Kristalle eine wichtige Rolle.

Ziel: Im Rahmen dieser Arbeit soll die Lumineszenz verschiedene Szintillator Materialien untersucht werden. Dazu werden die verschiedenen Proben mit Photolumineszenz (PL) und Photolumineszenz Anregungs (PLE) Experimenten auf ihre optische Response untersucht. Im nächsten Schritt wird dann das zeitliche Verhalten der Response mit Streak Kameras, Photomultipliern und ICCDs quantifiziert.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du interessierst dich für Kurzzeitspektroskopie und institutsübergreifende Zusammenhänge
  • Du bist motiviert, selbstständig und arbeitest gerne teamorientiert

Ansprechpartner: Daniel Anders und Sangam Chatterjee

Anwendungsnahe Forschung
Charakterisierung von GaAs-basierten Laserstrukturen bei 1,55µm

Motivation: Halbleiter-Heterostrukturen bieten hohes Anwendungspotential für Optoelektronik im Nah-Infraroten Spektralbereich. Besonders die 1,55µm-Bande ist für optische Datenübertragung von zunehmender Bedeutung. Hierfür forschen wir an Ga(N,As)/ Ga(As,Bi)/ Ga(N,As) - Multiquantenfilmsystemen.

Ziel: Neben der Charakterisierung grundlegender optischer Emissions- und Absorptionseigenschaften soll im Rahmen der Arbeit die Ladungsträgerdynamik auf ultrakurzen Zeitskalen untersucht werden. Zudem soll mittels optischen Pumpens ein proof-of-concept für das Lasing dieser sogenannten W-Strukturen erfolgen.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du hast Interesse an einer herausfordernden, facettenreichen Arbeit
  • Du bist motiviert, selbstständig und strukturiert

Ansprechpartner: Julian Veletas und Sangam Chatterjee

Nachhaltige elektrochrome Zellen

Motivation: Elektrochrome Fenster ändern beim Anlegen einer Spannung ihre Farbe und Durchlässigkeit und sind damit für die passive Kühlung von Gebäuden geeignet. Gängige Systeme basieren auf kritischen Rohstoffen, die langfristig ersetzt werden sollen. Daher ist ein geeignetes Substitutionsmaterial erstrebenswert.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit sollen mehrere polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffmoleküle (PAH) in einer elektrochromen Zelle implementiert werden. Ihre optischen und elektrochemischen Eigenschaften werden mittels VIS-Transmission und Cyclovoltametrie untersucht.

Dein Profil:

  • Du studierst Materialwissenschaften oder Chemie
  • Du interessierst dich für nachhaltige Anwendungen
  • Dich begeistert praktisches, themenübergreifendes Arbeiten

Ansprechpartner: Woldemar Niedenthal und Sangam Chatterjee

Metallnitridschichten für Halbleiterbauelemente

Motivation: Zur hochpräzisen Oberflächenbeschichtung können Ionenquellen eingesetzt werden. Materialeigenschaften werden dabei individuell durch Wahl von Parametern wie Hochfrequenzleistung, Gasflüssen oder Substrattemperatur angepasst. Dies ist ein entscheidender Faktor bei der reproduzierbaren Herstellung halbleiterbasierter Bauteile.

Ziel: Ziel ist die Synthese von Metallnitriden zur Anwendung in Halbleiterbauelementen. Neben Schichtoptimierung im Hinblick auf strukturelle, morphologische und elektrische Eigenschaften werden auch die Einflüsse der Depositionsparameter auf die Ausbildung verschiedener Materialphasen beobachtet.

Dein Profil:

  • Du studierst Materialwissenschaften oder Physik
  • Du möchtest experimentell arbeiten
  • Du bist interessiert an anwendungsnahen Projekten
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielorientiert

Ansprechpartner: Martin Becker und Sangam Chatterjee

Multischichtsysteme auf Basis von Vanadiumdioxid

Motivation: In Smart Windows kann die Durchlässigkeit für Licht gezielt gesteuert werden. VO2 vollzieht bei 68 °C einen Phasenübergang von durchsichtig nach spiegelnd und ist damit für die passive Kühlung von Gebäuden geeignet. Durch das Design von Mehrschichtsystemen kann der Filterbereich gezielt an die Anwendung angepasst werden.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit sollen optimierte Mehrschichtsysteme mittels Atomlagenabscheidung (ALD) und Sputtertechniken hergestellt werden, um deren Transmissionseigenschaften gezielt einzustellen. Zur Charakterisierung werden u.a. UV-VIS-Transmission, Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Röntgenbeugung (XRD / XRR) eingesetzt.

Dein Profil:

  • Du studierst Materialwissenschaften oder Physik
  • Du möchtest experimentell und softwaregestützt arbeiten
  • Du bist interessiert an anwendungsnahen Projekten
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielorientiert

Ansprechpartner: Martin Becker und Sangam Chatterjee

Elektrochemische Charakterisierung von Vanadiumoxiden

Motivation: Für die Energiespeicherung und -freisetzung mittels moderner Technologien spielen Dünnschicht-Lithium-Ionen-Batterien eine immer größere Rolle. Hierfür wird Vanadiumoxid als mögliches Kathodenmaterial erforscht. Gleichzeitig können die Eigenschaften dieses Materials dazu genutzt werden, um in einem elektrochromen Schichtsystem eines Smart Windows eingesetzt zu werden.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit sollen mittels der Sputter-Deposition Vanadiumoxid-Schichten unterschiedlicher Oxidverbindungen wie etwa V6O13, V2O3 oder V2O5 hergestellt und anschließend untersucht werden. Neben den optischen und strukturellen Eigenschaften liegt hierbei der Fokus auf der elektrochemischen Charakterisierung.

Dein Profil:

  • Du studierst Materialwissenschaften oder Physik
  • Du bist interessiert an anwendungsnahen, themenübergreifenden Projekten
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielorientiert

Ansprechpartner: Mario Gies, Martin Becker und Angelika Polity

Antireflexbeschichtungen auf Vanadiumdioxid

Motivation: In Smart Windows kann die Durchlässigkeit für Licht gezielt gesteuert werden. VO2 vollzieht bei 68 °C einen Phasenübergang von durchsichtig nach spiegelnd und ist damit für die passive Kühlung von Gebäuden geeignet. Durch das Design von Mehrschichtsystemen kann der Filterbereich gezielt an die Anwendung angepasst werden.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit sollen mittels Atomlagenabscheidung (ALD) Al2O3 auf VO2 hergestellt werden, um die Transmissionseigenschaften des Mehrschichtsystems gezielt einzustellen. Zur Charakterisierung werden u.a. UV-VIS-Transmission, Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Röntgenbeugung (XRD / XRR) eingesetzt.

Dein Profil:

  • Du studierst Materialwissenschaften oder Physik
  • Du möchtest experimentell arbeiten
  • Du bist interessiert an anwendungsnahen Projekten
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielorientiert

Ansprechpartner: Martin Becker und Sangam Chatterjee

Prozessentwicklung & Anlagenbau
Wachstumsoptimierung von kubischem GaN

Motivation: Galliumnitrid ist ein zentrales Materialsystem der modernen Hochleistungs-Optoelektronik. Besonders für optische Anwendungen verspricht die kubische Phase von GaN überlegene Materialeigenschaften, die Qualität der Dünnschichten hängt jedoch noch deutlich hinter der Qualität von hexagonalem GaN zurück.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit soll das Wachstum von kubischen GaN Dünnschichten mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) optimiert werden. Zur Charakterisierung werden u.a. Rasterelektronenmikroskopie (REM), Rasterkraftmikroskopie (AFM), Reflexion hochenergetisch gebeugter Elektronen (RHEED), Photolumineszenz (PL) und Röntgenbeugung (XRD/XRR) eingesetzt.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du hast keine Angst vor komplexeren Gerätschaften
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielstrebig

Ansprechpartner: Mario Zscherp, Jörg Schörmann und Sangam Chatterjee

Schichtsysteme für neue Telekommunikationslaser

Motivation: Telekommunikationslaser im Infrarotbereich sind die Grundlage für das Internet und unsere moderne Kommunikation. Eine Schichtstruktur aus GaN und Ge verspricht effizientere und anpassbare Lasersysteme. Jedoch wurde dieses System bis heute noch nicht realisiert.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit soll das Wachstum von Ge auf GaN mittels Molekularstrahlepitaxie (MBE) untersucht werden. Zur Charakterisierung werden u.a. Rasterkraftmikroskopie (AFM), Reflexion hochenergetisch gebeugter Elektronen (RHEED), Photolumineszenz (PL) und Röntgenbeugung (XRD/XRR) eingesetzt.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du hast keine Angst vor komplexeren Gerätschaften
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielstrebig

Ansprechpartner: Jörg Schörmann und Sangam Chatterjee

Evaluation von Ätzraten strukturierungsrelevanter Materialsysteme

Motivation: Im Bereich der Mikro- und Nanotechnologie, insbesondere in der Entwicklung neuer Strukturierungsverfahren und der Einbindung nano- und mikrostrukturierter Komponenten in funktionstüchtige Bauelemente, ist die gezielte Bearbeitung von Oberflächen essentiell.
Nasschemische Ätzverfahren können lebensdauerlimitierende Defekte erzeugen (Kontamination durch chemische Reaktionen, allgemeine Oberflächenaufrauung, „undercutting“). Hohe Seitenverhältnisse sind ebenfalls nicht zu erreichen.

Ziel: Mittels Ionenstrahlätzen unterschiedlicher Geometrien sollen gängige Materialklassen der Reinraumarbeit (Wafer, Resistmaterialien) behandelt werden und ihre Widerstandsfähigkeit dokumentiert werden.

Dein Profil:

  • Du studierst Materialwissenschaften, PTRA oder Physik
  • Du möchtest experimentell arbeiten
  • Du bist interessiert an der Etablierung neuartiger Prozesse
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielorientiert

Ansprechpartner: Martin Becker, Sangam Chatterjee und Peter Klar

Aufbau und Inbetriebnahme einer MBE-Wachstumsanlage

Motivation: Molekularstrahlepitaxie (MBE) ist eine Wachstumsmethode, die besonders für das kontrollierte Wachstum von hochreinen Halbleiterverbindungen wie z.B. GaN und für das epitaktische Wachstum von komplexen Mehrschichtsystemen geeignet ist.

Ziel: Im Rahmen der Arbeit soll eine MBE-Wachstumsanlage in Zusammenarbeit mit technischem Personal aufgebaut werden. Anschließend sollen mit der Anlage erste Wachstumsexperimente mit verschiedenen Materialsystemen durchgeführt werden.

Dein Profil:

  • Du studierst Physik oder Materialwissenschaften
  • Du begeisterst dich für den Aufbau und die Funktionsweise komplexerer Gerätschaften
  • Du bist motiviert, selbstständig und zielstrebig

Ansprechpartner: Mario Zscherp, Jörg Schörmann und Sangam Chatterjee