Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissen­schaft­liche Fakultät - Novel Materials

Forschung

 

Neue Materialien

Was sind "Neue Materialien" überhaupt?

Neue Materialien sind beispielsweise

Diese weisen, im Vergleich zu den herkömmlichen Volumenmaterialien, besondere elektrische, thermische, magnetische, aber auch mechanische und optische Eigenschaften auf.


GNM_graph1_DE2.pngUnsere Forschung

Künftige elektronische Anwendungen erfordern neue funktionelle Materialien. Um die zugrunde liegende Physik besser zu verstehen, werden ihre physikalischen und strukturellen Eigenschaften korreliert. Meistens handelt es sich dabei um mikro- oder nanoskalige Komponenten. Daher müssen neue experimentelle Techniken entwickelt und umgesetzt werden.

Aktuelle Forschung befasst sich mit Transportphänomenen, d.h. mit der Bewegung und dem Spin der Ladungsträger oder dem Wärmefluss. Der Schwerpunkt hierbei liegt auf der Untersuchung von

  • thermoelektrischen Effekten und Wärmeleitung
  • Quanten- und Spineffekten im Transport von Elektronen
  • und emergenten Phänomenen im Ladungstransport wie Ladungsdichtewellen und Supraleitung.


Messmethoden

Hierzu werden eigene Meßaufbauten zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, des Magnetowiderstands, des elektrischen Rauschen verwendet. Zur vollständigen thermoelektrischen Charakterisierung werden die Wärmeleitfähigkeit, und die Thermospannung zur Bestimmung von Seebeck-Koeffizienten mit verschiedenen Methoden gemessen.

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Die Messungen werden häufig in Abhängigkeit von der Temperatur, elektrischen und magnetischen Feldern durchgeführt. Der Temperaturbereich erstreckt sich derzeit von tiefsten Temperaturen (16 mK) bis zu Raumtemperatur (300 K). Magnetfelder bis zu 12 T finden Anwendung.

Die Interpretation der Ergebnisse gelingt durch die genaue Kenntnis der Kristall- und Mikrostruktur, möglicher atomarer Defekte und Fehlstellen und Grenzflächen- bzw. Oberflächenstruktur und –beschaffenheit. Daher werden Struktur- und Topographieuntersuchungen mittels Transmissions-/Elektronenmikroskopie in Kooperation, Rasterkraftmikroskopie und optischer Mikroskopie in den eigenen Laboren durchgeführt und "lab on the chip"-Ansätze entwickelt.

Nanostrukturierung

Moderne Methoden zur Herstellung von Nanostrukturen werden eingesetzt, z.B. "top down"-Lithographieverfahren mit dem Elektronen- oder Rasterkraftmikroskop oder "bottom up" Methoden des Wachstums oder Ätzverfahren mit Selbstorganisationseffekten.