Licht und Strom

Kalte Lichtquellen: Physik moderner LED

Unbegrenzte Farbwahl, geringer Strombedarf, hohe Lichtausbeuten, lange Betriebslebensdauern und extrem geringe Abmessungen machen LED auf Basis kristalliner und organischer Materialien zu energetisch unschlagbaren Lichtquellen für die Beleuchtung und Signalanzeige in urbanen, häuslichen, heimelektronischen, medizinischen und industriellen Anwendungen und bei der Raumfahrt.

Untersuchungsziel: Spektrallage, Helligkeit, Nahfeld und Abstrahlcharakteristik des Lichtes und Quantenausbeute, optische Schaltzeit und Degradation des Bauelementes sollen in Abhängigkeit von den verwendeten Halbleitermaterialien und dem Strukturaufbau moderner LED an handelsüblichen Bauelementen und an Labormustern untersucht werden.

Untersuchungsmethoden: Spektroskopie der emittierten Strahlung, Bestimmung des Lichtstromes auf der Grundlage der spektralen Augenempfindlichkeit, Messung der ortsaufgelösten Lichtintensität der strahlenden Fläche und der Winkelverteilung der Abstrahlung, Messung der Zeitabhängigkeit der Intensität im LED-Impulsbetrieb und qualitative Beobachtung der LED-Alterung induziert durch elektrischen und thermischen Stress.

Erkenntnisziel für den Schüler: Kennenlernen und Verstehen der grundlegenden physikalischen Mechanismen der Umwandlung von Strom in Licht innerhalb einer LED und des Einflusses der anwendungsorientierten Wahl von Material und Strukturaufbau (u.a. Resonatorprinzip) auf die Wirkungsweise von hocheffizienten LED im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Spektralbereich.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Marius Grundmann, Dr. Rüdiger Schmidt-Grund

Neuartige oxidische Halbleiter für visibel-blinde UV-Fotodetektoren

Für die Detektion ultravioletter Strahlung unter Ausschluss des sichtbaren Bereichs werden in vielen Fällen noch immer Fotomultiplier eingesetzt, die sich durch hohe Verstärkung (> 106) und geringe Dunkelströme auszeichnen. Für den Betrieb der Fotomultiplier sind aufgrund der hohen Betriebsspannungen (oft > 1 kV) aufwändige Spannungsversorgungen notwendig. Außerdem sind Fotomultiplier aufgrund der eingebauten Vakuumröhren bruchgefährdet und für viele Feld- als auch Weltraumanwendungen ungeeignet.  

Untersuchungsziel: Im Rahmen des Projektes sollen Schichten neuartiger oxidische Halbleiter in UV-Fotodetektoren eingesetzt werden. Die Detektoren werden bzgl. des Dunkelstromes, der Empfindlichkeit, der Verstärkung und des Bereichs der UV-Strahlung, in dem diese sensitiv sind, charakterisiert um eine optimale Materialkombination für einen UV-Detektor zu finden.

Untersuchungsmethoden: Die oxidischen Halbleiter werden zuerst mittels Halleffekt-Messungen untersucht. Im Anschluss werden die Halbleiterschichten mittels Fotolithografie strukturiert und diese im Anschluss mittels Messungen der Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungs-Kennlinien und des Fotostromes charakterisiert.

Erkenntnisziel für den Schüler: Kennenlernen und Verstehen der grundlegenden physikalischen Mechanismen der Umwandlung von Licht in Strom innerhalb eines Halbleiterdetektors und des Einflusses der Materialauswahl auf die Eigenschaften des Detektors. Ebenso erhält der Schüler einen Einblick in moderne Messmethoden der Halbleiterphysik und kann die Prozesskette von der Herstellung einer halbleitenden Dünnschicht bis hin zum fertigen Bauelement verfolgen und in weiten Teilen selbst durchführen.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Marius Grundmann, Dr. Holger von Wenckstern

Fenster mit Elektronik: Optisch transparente Feldeffekt-Transistoren

Transparente Elektronik ist ein Gebiet der Forschung, welches den Alltag in den kommenden Jahren nachhaltig beeinflussen wird. Elektronisch intelligente Fensterscheiben werden nicht nur in Automobilien und zu Werbezwecken an Schaufenstern eine Rolle spielen, sondern insbesondere wichtige Informationen für Chirurgen oder auch Mechanikern auf Brillen darstellen. Grundlagen für diese Entwicklung wurden in Leipzig durch Ferdinand Braun oder auch Edgar Lilienfeld bereits Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts gelegt. Auch gegenwärtig ist die Abteilung Halbleiterphysik der Universität Leipzig an aktuellen Entwicklungen stark beteiligt.

Untersuchungsziel: Im Rahmen des Praktikums sollen optische und elektrische Eigenschaften transparenter Dünnschichten und Feldeffekttransistoren (FET) untersucht werden. Die Stabilität der Bauelementeigenschaften gegenüber erhöhten Temperaturen und sichtbarem Licht sollen durch die Wahl der Materialien und Züchtungsbedingungen optimiert werden.

Untersuchungsmethoden: Bestimmung der Transporteigenschaften der aktiven Schicht mittels Halleffektmessungen, Bestimmung der FET-Transferkennlinie in Abhängigkeit von der Temperatur, der Nettodotierung und den Eigenschaften der Kanalschicht mit quasi-statischen Kapazitäts–Spannungs-Messungen, Bestimmung der optischen Transmission des Feldeffekttransistors.

Erkenntnisziel für den Schüler: Kennenlernen und Verstehen der grundlegenden physikalischen Mechanismen, die sowohl die optische Absorption und den Ladungstransport in Halbleitern als auch die Funktion von Feldeffekttransistoren bestimmen. Der Schüler erhält einen Einblick in moderne Messmethoden der Halbleiterphysik und kann den Prozess von der Herstellung einer halbleitenden Dünnschicht bis hin zum fertigen Bauelement verfolgen und in weiten Teilen selbst durchführen.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Marius Grundmann, Dr. Holger von Wenckstern

letzte Änderung: 29.08.2017

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