In diesem Laborbereich steht die Nanostrukturierung und Charakterisierung von Materialien der Thermoelektrik und Photovoltaik im Mittelpunkt. Ziel ist ein Beitrag zur Entwicklung neuartiger, hocheffizienter Bauelemente zur umweltfreundlichen Energiegewinnung. Seit Mitte 2007 steht ein Reinraum der Klasse 100 zur Verfügung, der gemeinsam mit dem Max-Planck- und dem Fraunhofer Institut genutzt wird. Die sich ständig erweiternde gemeinsame Ausrüstung umfasst z. Z. Plasmaätzer, Ätzbänke, Bedampfungsanlagen, Temperöfen.
Methoden der optischen Festkörperspektroskopie und Analyse kommen am IZM in enger Verbindung zur Elektronenmikroskopie zum Einsatz. Zur Thematik der ausgedehnten Defekte in Verbindungshalbleitern werden eigenständige Projekte bearbeitet. Hinzu kommen Kooperationsprojekte zu funktionellen Polymer- bzw. Thermoelektrischen Schichten.

Im Einzelnen stehen folgende Untersuchungstechniken und Geräte zur Verfügung:

• 200 m² Reinraum der Klasse 100
  Nassbänke mit beheizbaren Quarz- und Kunststoffbecken für die Reinigung und Prozessierung und Trocknung von 4", 6" und 8"-Wafern, Heizplatten und Spincoater

• Ramanmikroskopie (Dilor LabRam)
  Bestimmung der chemischen Zusammensetzung, Kristallinität, Dotierung, Relaxation etc. von ramanaktiven Proben; Anregungslaser: 633 nm, räumliche Auflösung: 1…10 µm, spektrale Auflösung: 2…6 cm-1
• Rasterkraftmikroskopie (Pacific Nanotechnology Nano-R & DME Nanotechnologie DS95-50)
  Multimode-AFM (contact mode, close contact modes, phase contrast, STM-mode), Abbildung atomarer Stufen, SNOM Erweiterung
• Spektroskopische Ellipsometrie (J.A. Woollam M-2000V)
  zur Bestimmung von Schichtdicke, Homogenität, Rauigkeit sowie komplexem Brechungsindex von dünnen Einzel- und Multischichten, Wellenlänge 370…1000 nm
• Glimmentladungsspektroskopie GDOES (Spectruma GDA 750 HR) [*]
  Glimmentladungsspektrometer mit DC- und gepulstem HF-Plasmagenerator zur Elementanalyse im Tiefenprofil. Durchmesser der Messfläche 2.5 mm². Optisches Spektrometer zur Detektion der im Plasma angeregten Elementlinien ausgestattet mit Photomultiplier-Kanälen, CCD-Detektor sowie Monochromator
• Lumineszenzmessung [*²]
  Photolumineszenz, Elektrolumineszenz, Photolumineszenz-Emission für temperaturabhängige Messungen, He–Ne-Laser, He–Cd-Laser, hochauflösende Monochromatoren SP2357, SP2558, NIR-Detektoren Ge, InGaAs, CCD
• Hochvakuum-Ionenstrahlbeschichtung von keramischen Batteriematerialien und Metallen (BESTEC IBS mit Sylatex-Glovebox)
  1000 °C-Substrathalter 1", Manipulator für 2 × 2"-Targets, Kaufmann-Ionenquelle, Glovebox für lösemittelfreies Arbeiten
• Linearbeschichtung
  Rakelbeschichtungsanlage von dünnen Polymerfolien mit Strahlungs- und Konvektionstrockner

• Ionenstrahlätzanlage [Zugang über Institut für Physik, AG Nanostrukturierte Materialien]
  für Argonionen, mit Strahlneutralisierung, Substratrotation und -kühlung sowie SIMS-Endpunktdetektion
• UHV-Clustertool [Zugang über Institut für Physik, AG Nanostrukturierte Materialien]
  Spezialanlage für kleinere Proben mit insgesamt 4 UHV-Kammern und Zentralmanipulator zur Kombination verschiedener Materialien mit:
  gepulster Laserdeposition für komplexe Oxide mit Widerstands- und Laserheizung (TSST); organische Molekularstrahlepitaxie für max. 4 organische Halbleiter mit in-situ-Metallisierung; Magnetronsputterkammer für magnetoelektronische Anwendungen mit insgesamt 9 Magnetrons; Elektronenstrahlverdampfer mit fünf Tiegeln (6 kW) und zwei verschiedenen Aufdampfpositionen für geringe thermische Belastung
• Atomic Layer Deposition (Beneq ALD TFS 200) [Zugang über Institut für Physik, AG Mikrostrukturbasiertes Materialdesign]
  thermische und plasmagestützte Atomic Layer Deposition zur Abscheidung von ZnO und Al2O3, Wafer bis 8"
• PECVD (Oxford PECVD Plasmalab 100) [Zugang über Fraunhofer CSP]
  Abscheidung von Siliciumnitrid und -oxid, Wafer bis 8“
• Handschuhbox [Zugang über Institut für Physik, AG Nanostrukturierte Materialien/AG Photovoltaik]
  Für Arbeiten mit Lösungsmittel, mit Bedampfungspumpstand (Korvus Hex) zum thermische Bedampfung und Sputtern innerhalb der Box
• Parylenbeschichtungsanlage (Diener Electronic,P6)[Zugang über Institut für Physik, AG Medizische Physik]
  Beschichtung mit Parylenen N, C, D, F-VT4 mit Schichtdicken 0,05…30 µm, Flüssigstickstoffkühlfalle, 1,6 kW Pyrolyse 750 °C, Silanverdampfer

* in Zusammenarbeit mit dem Fachgruppe Photovoltaik am Institut für Physik
*² in Zusammenarbeit mit der Fachgruppe Nichtlineare Nanophotonik am Institut für Physik

Ansprechpartner: Privatdoz. Dr. Hartmut S. Leipner