Spektralellipsometer
Final Report Abstract
Es wurden die dielektrischen Funktionen (DF) verschiedener Materialien im Spektralbereich (0,5 – 9) eV und für Temperaturen (10 – 300) K bestimmt. Die wichtigsten Materialsysteme (Dünnfilme und Volumen- Einkristalle) und Fragestellungen sind: 1.) Oxide mit weiter Bandlücke (Al2O3, YSZ (ZrO2:Y2O3), ZnO) als Komponenten von photonischen Resonatoren (microcavities): Hierbei ist eine genaue Kenntnis der DF für einen großen Temperaturbereich wichtig für das Design der Resonatoren als auch für die theoretische Modellierung der optischen, elektronischen und gekoppelten (Exciton-Polariton) Moden. 2.) Oxide mit weiter Bandlücke für transparente Elektronik ((InxAlyGa(1-x-y))2O3, CuI): Es wurden Energien elektronischer Übergänge als Funktion der Mischkristallzusammensetzung bestimmt. Insbesondere ist für Anwendungen in der transparenten Elektronik eine genaue Kenntnis der Eigenschaften der optischen Absorptionskante, wie durch ionische Unordnung induzierte Absorptionsausläufer, wichtig. Die ermittelten DF dienen als Grundlage für Bandstrukturrechnungen und somit für ein besseres Verständnis der Eigenschaften dieser aktuell in hohem Interesse stehenden Materialien. Es wurde der vollständige dielektrische Tensor des monoklinen und damit optisch zweiachsigen chromodispersiven Ga2O3 bestimmt. 3.) (magnetische) Spinelle (Fe3O4, Co3O4, (ZnFe)3O4, (CoFe)3O4, (ZnCo)3O4,)): Ziel dieser Untersuchungen ist die Korrelation von elektronischen Übergängen, welche in der DF beobachtet wurden, mit mittels des spektralen MOKE gefundenen magnetischen Signalen, d.h. die Identifizierung von elektronischen Übergängen bzw. Zuständen mit magnetischen Momenten. Die Stärke der magnetischen Antwort und der Amplituden der damit verbundenen elektronischen Übergänge variiert dabei stark zw. strukturell normalen, ungeordneten und inversen Spinellen. 4.) ferroelektrische und multiferroische Materialien (BaTiO3, SrTiO3, BiFeO3, YMnO3): Hier steht in besonderem Interesse die Identifizierung von Phasenübergängen anhand der DF in Abhängigkeit von der Temperatur. Magnetische Ordnung kann z.B. durch das Auftreten optischer Bi-Anisotropie im vollständigen Tensor der DF nachgewiesen werden. Die ferroelektrische Polarisation wurde anhand des Franz-Keldysh- Effekts in einer Ferroelektrikum-Halbleiter-Heterostruktur nahgewiesen. Weiterhin wurden mittels Ionenstrahlerosion hergestellte Rippelstrukturen (Periode und Höhe von einigen nm bis zu 200 nm) untersucht, welche teilweise mit einer dünnen Goldschicht bedampft wurden. Es konnte dielektrische optische Anisotropie für Wellenlängen im Bereich der Rippel-Periode und anisotropes plasmonisches Verhalten im Bereich der Resonanzfrequenzen von Oberflächenplasmonen nachgewiesen werden.
Publications
- Ballistic propagation of exciton-polariton condensates in a ZnO-based microcavity. New J. Phys. 14, 013037 (2012)
H. Franke, C. Sturm, R. Schmidt-Grund, G. Wagner, and M. Grundmann
- Cuprous Iodide - a p-type transparent semiconductor: history and novel applications. phys. stat. sol. (a) 210, 1671 (2013)
M. Grundmann, F.-L. Schein, M. Lorenz, T. Böntgen, J. Lenzner, H. von Wenckstern
- Temperature dependent dielectric function in the near-infrared to vacuum-ultraviolet ultraviolet spectral range of alumina and yttria stabilized zirconia thin films. J. Appl. Phys. 114, 223509 (2013)
R. Schmidt-Grund, T Lühmann, T Böntgen, H Franke, D Opper, M Lorenz, and M. Grundman
- VUV dielectric function of ZnFe 2 O 4 thin films. J. Appl. Phys. 113, 073503 (2013)
T. Böntgen, K. Brachwitz, R. Schmidt-Grund, M. Lorenz, and M. Grundmann
- Dielectric function in the NIR-VUV spectral range of (InxGa1−x)2O3 thin films. J. Appl. Phys. 116, 053510 (2014)
R. Schmidt-Grund, C. Kranert, T. Böntgen, H. v. Wenckstern, H. Krauß, and M. Grundmann
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4891521) - Ultrafast dynamics of the dielectric functions of ZnO and BaTiO3 thin films after intense femtosecond laser excitation. J. Appl. Phys. 115, 053508 (2014)
S. Acharya, S. Chouthe, H. Graener, T. Böntgen, C. Sturm, R. Schmidt-Grund, M. Grundmann, and G. Seifert
(See online at https://doi.org/10.1063/1.4864017)
