Femtosekunden Laser Spektro-Mikroskopie System

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542544179

Dieser Antrag zielt auf den Aufbau eines zeitaufgelösten, laserbasierten Photolumineszenzmikroskops zur Charakterisierung neuartiger Halbleiter für optoelektronischen Anwendungen ab. Ein optisches Lichtmikroskop wird um eine breit abstimmbare Laserquelle und eine getaktete Kamera erweitert, um die Auflösung von Lumineszenz in Zeit, Raum und Energie zu ermöglichen. Ein femtosekunden-gepulster Laser mit breiter Abstimmbarkeit, der den gesamten spektralen Bereich von Ultraviolett bis zum nahen Infrarot abdeckt, wird als grundlegende Hochleistungs-Anregungsquelle verwendet. Auf diese Weise kann die Quelle für die direkte und Zwei-Photonen-Anregung für eine Vielzahl von Materialien mit unterschiedlichen Bandlücken verwendet werden. Ein Pulspicker-Modul wird eingesetzt, um die Repetitionsrate der eintreffenden Laserpulse zu reduzieren, insbesondere bei Materialien mit langlebigen angeregten Zuständen. Durch geeignete Strahlführung kann der Anregungslaser sowohl als eng fokussierte Einzelpunkt-Lichtquelle für hochauflösende konfokale Rastermikroskopie als auch als kollimierter Strahl mit einem gleichmäßigen Profil für die Breitfeld-Anregungs-Emissions-Spektroskopie verwendet werden. Die Lumineszenzdetektion erfolgt mit einer getakteten Kamera, die eine Zeitauflösung im Bereich von Einzelnanosekunden bietet, um die Entwicklung angeregter Zustände im Raum (Mikroskopie) und in der Energie (Spektroskopie) in Kombination mit einem bildgebenden Spektrografen zu verfolgen. Geeignete Bildoptiken können ausgetauscht werden, um zwischen Realraumbildgebung und k-Raumbildgebung (Fourier-Bildgebung) zu wechseln, um die Winkelverteilung optischer Übergänge zu untersuchen. Diese Einheiten erweitern die Fähigkeiten eines modularen Aufbaus zur Korrelation von multimodalen Mikroskopieinformationen, hauptsächlich gestützt auf lumineszenzbasierten Techniken. Das System wird eingesetzt, um dünne Filme, Einkristalle und Mikro-/Nanostrukturen auf der Grundlage von lösungsverarbeiteten Halbleitern, einschließlich Halogenperowskiten, konjugierten Polymeren und kolloidalen Quantenpunkten, zu untersuchen. Die kombinierte Zeit-, Raum- und Energieauflösung wird konzertiert verwendet, um tiefere Einblicke in die grundlegende Photophysik solcher Materialien zu bieten, die Heterogenität der Proben und deren Auswirkungen auf die Trägerdynamik sowie die Wege des Probenabbaus sowohl in reinen Materialien als auch in erweiterten Architekturen von optoelektronischen Geräten zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Femtosekunden Laser Spektro-Mikroskopie System
• Gerätegruppe: 5700 Festkörper-Laser
• Antragstellende Institution: Technische Universität Chemnitz
• Leiter: Professor Dr. Simon Kahmann