Prof. Andreas Magerl

Lehrstuhl für Biophysik

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Forschung
Publikationen

Forschungsgebiete

Dynamische Beugung und Nanopräzipitate in Silizium

Johannes Will, Christoph Bergmann, Alexander Groeschel, Zhen Li, Matthias Weisser

Pendellösungsoszillationen Sauerstoffnanopräzipitate sind in jedem Halbleiterchip aus Silizium in großer Zahl vorhanden um ein langjähriges Funktionieren zu garantieren. Dynamische Beugungsexperimente und insbesondere Pendellösungsoszillationen (dickenabhängig oder energieabhängig) an Einkristallen hoher Perfektion zeigen Spannungsfelder hervorgerufen von Punktdefektagglomeraten mit einer Empfindlichkeit, die von keiner anderen Messmethode erreicht wird. Speziell im Fall von Sauerstoff in Silizium, kann hierdurch die Bildung, das Wachstum und der Reifungsprozess von SiOx Präzipitaten in der übersättigten Sauerstoff-Silizium-Lösung bei Temperaturen bis zu 1200°C in-situ abgebildet werden. Ein Hauptaugenmerkt liegt auf der Wachstumskinetik in dem bisher weitgehend nicht untersuchten Tieftemperaturbereich und dem Einfluss von Dotierstoffen auf das Wachstum und die Sauerstoffdiffusion.

reciprocal space mappingDie Morphologie und das Wachstums dieser Sauerstoffnanopräzipitate werden weiter durch hochauflösende Röntgendiffraktometrie an Labor- und Synchrotronquellen sowie durch Kleinwinkelstreuung untersucht (coherent phase imaging). Ziel ist neben der Abbildung aller relevanten Größen wie Präzipitatgrößen und -dichten das Wechselspiel zwischen kristalliner Matrix und Präzipitat sowie deren Auswirkung auf das Beugungsverhalten gestörter Einkristalle.

Kooperationspartner Nanopräzipitation
Dr. Gudrun KissingerPräzipitation in Silizium/TEMIHP Microelectronics, Frankfurt/Oder, Deutschland
Dr. Stefan EichlerGaAsFreiberger Compound Materials, Freiberg, Deutschland
Prof. Dr. Vaclav HolyDynamische BeugungKarls-Universität Prag, Tschechien
Prof. Dr. Erdmann SpieckerHRTEMFAU Erlangen, Department Werkstoffwissenschaften, Lehrstuhl für Mikrocharakterisierung
Dr. Klaus-Dieter LissDynamische NeutronenbeugungANSTO, Sydney, Australien
Daniele Pelliccia, PhDCoherent Diffraction ImagingMonash University, Melbourne, Australien

Ultraschnelle In-situ-SAXS/WAXS-Untersuchungen zu Keimbildung und Wachstum von Halbleiternanopartikeln in Lösungen

Andreas Schiener

Halbleiternanopartikel (Quantumdots) sind auf Grund ihrer größenabhängigen elektrischen und optischen Eigenschaften ein stark aufblühendes Forschungsfeld. Trotz vieler bereits erforschter und optimierter Herstellungsprozesse fehlt es bisher jedoch an einem grundlegenden Verständnis von ihrem Keimungs- und Wachstumsprozess. Ein eigens dazu entwickeltes Free-Jet-Setup ermöglicht es diese Prozesse in-situ mittels Röntgenstrahlung zu untersuchen. Die dabei zugänglichen Reaktionszeiten sind mit Anstand die schnellsten je mit Röntgenbeugung untersuchten Reaktionsstadien bei Teilchenbildung (ab 10 µs). Durch die Kombination von Kleinwinkel- (SAXS) und Weitwinkelröntgenstreuung (WAXS) und in Zukunft erweitert durch Erfassung der Totalstreuung (TXS) wird es möglich ein grundlegendes Verständnis von den zeitlichen Entwicklungen der morphologischen Form, der kristallinen Struktur und des inneren Defektinventars von Quantumdots in Lösung zu erhalten.

Diese Untersuchungen basieren z. T. auf Messungen an hochbrillanten Synchrotrons (z. B. ESRF in Grenoble, Frankreich; APS bei Chicago, USA; Spring8 bei Osaka, Japan; AS in Melbourne, Australien).


Kooperationspartner Halbleiternanopartikel
Prof. Dr. Dirk ZahnSPP 1415 / Simulationen zur PartikelnukleationFAU Erlangen, Lehrstuhl für theoretische Chemie and Computer-Chemistry-Center (CCC)
Dr. Richard WeihrichSPP 1415 / Simulationen zur PartikelnukleationAnorganische Chemie, Universität Regensburg, Deutschland

Strukturen von Oberflächenschichten und Flüssigkeiten in atomarer Auflösung

Hans-Georg Steinrück

Durch Oberflächenbeschichtungen lassen sich die physikalischen, chemischen, mechanischen oder optischen Eigenschaften von Materialien und Grenzflächen in weiten Bereichen gezielt einstellen. Dabei spielen organische selbstorganisierte Monolagen als eine häufig angewandte Materialgruppe eine fundamentale Rolle. Allerdings ist das Wachstum ebenso wie die Ordnung und die atomare Struktur dieser Schichten kaum bekannt.

Mittels oberflächensensitiver Röntgenbeugung erforschen wir an Trichlorsilanen und Alkoholen mit unterschiedlichen Längen der Alkanketten als auch bei Metallporphyrinen auf amorphem SiOx (natürliches Oxid von Si-Wafern), kristallinem SiO2 und Al2O3 (Saphir) die lateralen und die vertikalen Strukturen mit subatomarer Auflösung. Übergreifendes Forschungsziel ist es die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen der angelagerten Schichten und dem Substrat zu erkennen und einzustellen.

Kooperationspartner Grenzschichten
Prof. Moshe DeutschSAMsBar-Ilan University, Ramat-Gan, Israel
Prof. Rainer FinkPorphyrin-MonolagenFAU Erlangen, Lehrstuhl für Physikalische Chemie
Dr. Masa FukutoSAMsBrookhaven National Laboratory, Upton NY, USA
Prof. Holger FrauenrathPolymer-NanostrukturenEcole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne, Schweiz
Prof. Marcus HalikSAMFETsFAU Erlangen, Department Werkstoffwissenschaften, Organic Materials & Devices
Prof. Bernd MeyerSAMsFAU Erlangen, Lehrstuhl für theoretische Chemie and Computer-Chemistry-Center (CCC)
Dr. Ben OckoSAMsBrookhaven National Laboratory, Upton NY, USA

Entwicklung und Bau eines ultrahochauflösenden Rückstreuspektrometers

Richard Schielein, N.N.

Mit Beugung in Rückstreugeometrie lässt sich die höchste Energieauflösung bei Kristallspektrometern erzielen. Herzstück ist dabei ein großflächiges Array von Monochromator- und Analysatorplatten aus perfekten Siliziumkristallen (~10 m2). Wir konnten vor kurzem zeigen, dass sich bei einer Verwendung von GaAs-Kristallen die Energieauflösung um etwa eine Zehnerpotenz verbessern lässt.

Gemeinsam mit dem Institut Laue-Langevin, Grenoble, Frankreich, dem weltweit bedeutendsten Zentrum der Forschung mit Neutronenstrahlen, und eingebettet in eine größere internationale Zusammenarbeit wollen wir erstmalig ein Rückstreuspektrometer auf Basis von GaAs realisieren.



Kooperationspartner Neutronenrückstreuspektrometer
Dr. Bernhard FrickNeutronenrückstreuspektrometer (IN16-Beamline ILL)Institut Laue-Langevin (ILL), Grenoble, Frankreich