Übersicht

Unser Arbeitsgebiet ist die Untersuchung struktureller und elektronischer Eigenschaften von Festkörperober- und -grenzflächen, dünnen Schichten und Nanostrukturen mit einem Schwerpunkt auf Anwendung von Photoelektronenspektroskopie mit Synchrotronstrahlung.

Ziel ist, ein detailliertes Verständnis der Beziehung zwischen mikroskopischen bzw. nanoskopischen Eigenschaften und den für potentielle Anwendungen wie z. B. in neuartigen Bauelementen relevanten makroskopischen normal- oder supraleitenden, optischen und magnetischen Eigenschaften zu erlangen. Treibende Kraft ist einerseits die Technologie, da bei zunehmender Miniaturisierung elektronischer Bauelemente ihre Funktion immer mehr von elektronischen Ober- und Grenzflächeneigenschaften beeinflusst wird. Aber auch im Bereich der Grundlagenforschung ist eine Vielzahl physikalischer und chemischer Eigenschaften von Ober- und Grenzflächen sowie nanoskaliger Strukturen - wie beispielsweise der Mechanismus der Hochtemperatursupraleitung und die Bedeutung von Dimensionseffekten - weitgehend ungeklärt. Die fundamentale Beschreibung erfolgt im Kontext elektronischer Bandstrukturen, elementarer Anregungen sowie Zwei- bzw. Vielteilchenwechselwirkungen.

Wir setzen die heutzutage leistungsfähigsten spektroskopischen Methoden, die Photoelektronenspektroskopie höchster Energie- und Winkelauflösung mit Synchrotronstrahlung und die inverse Photoelektronenspektroskopie im weichen Röntgenbereich sowie oberflächenempfindliche optische Methoden wie  Reflexions-Differenz-Spektroskopie ein. Die spektroskopischen Resultate an

  • kovalenten Halbleitern (II-VI-, III-V-, Gruppe-IV-Halbleiter)
     
  • organischen Molekülen (C60- und Phthalocyanin-Schichten)
     
  •  Schichtkristallen aus Übergangsmetalldichalkogeniden und Misfit-Kristallen

in Kombination mit geometrischen Daten (Rastertunnelmikroskopie) lieferten wichtige Informationen über das Wechselspiel zwischen elektronischen und strukturellen Ober- und Grenzflächeneigenschaften. Die Untersuchung dieser Thematik wäre ohne eigene Entwicklung neuer Instrumente und Methoden nicht möglich gewesen. Das Kieler Labor für Oberflächenspektroskopie kombiniert verschiedene Spektroskopien und Präparationsmethoden in einem gemeinsamen UHV-System und ermöglicht den Transport von Proben unter UHV-Bedingungen zum Hamburger Synchrotronstrahlungslabor HASYLAB.

Figur 1: Das Kieler Labor für Oberflächenspektroskopie: Ein speziell entwickeltes Transportsystem ermöglicht, viele verschiedene Experimente an einer individuellen Probe durchzuführen, ohne dass die Probe das Ultrahochvakuum-System verlassen muss. Dadurch wird eine optimale Qualität der Probenoberfläche während der unterschiedlichen Experimente gewährleistet.