Wissenschaftliche Einrichtungen




Wissenschaftliche Einrichtungen

Das Stuttgarter Zentrum für Elektronenmikroskopie (StEM) des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) trat am 1. April 2015 dem Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF) bei. Der Transfer des von Prof. Dr. Peter A. van Aken geleiteten Zentrums resultierte aus der wissenschaftlichen Neuausrichtung des MPI-IS und stärkt die analytischen Möglichkeiten des MPI-FKF. Das Stuttgarter Zentrum für Elektronenmikroskopie (StEM) besitzt eine umfassende Expertise im Bereich der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM). Neben der Durchführung eigenständiger Forschung kooperiert das StEM mit Abteilungen innerhalb der Stuttgarter Max-Planck-Institute sowie mit anderen Forschungseinrichtungen und der Industrie. StEM verfügt über acht Transmissionselektronenmikroskope, darunter zwei state-of-the-art aberrationskorrigierte JEOL ARM200F sowie das einzigartige Zeiss SESAM für die hochauflösende Analytik. Ebenso stehen drei Rasterelektronenmikroskope, eine Elektronenstrahlmikrosonde und eine Ionenfeinstrahlanlage sowie Labore für die hochentwickelte Probenpräparation zur Verfügung, die es ermöglichen, eine  Vielzahl von  Materialien unter Zuhilfenahme modernsten Equipments fachmännisch zur Analyse vorzubereiten.

Stuttgarter Zentrum für Elektronenmikroskopie (Peter A. van Aken)

Das Stuttgarter Zentrum für Elektronenmikroskopie (StEM) des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) trat am 1. April 2015 dem Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF) bei. Der Transfer des von Prof. Dr. Peter A. van Aken geleiteten Zentrums resultierte aus der wissenschaftlichen Neuausrichtung des MPI-IS und stärkt die analytischen Möglichkeiten des MPI-FKF. Das Stuttgarter Zentrum für Elektronenmikroskopie (StEM) besitzt eine umfassende Expertise im Bereich der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM). Neben der Durchführung eigenständiger Forschung kooperiert das StEM mit Abteilungen innerhalb der Stuttgarter Max-Planck-Institute sowie mit anderen Forschungseinrichtungen und der Industrie. StEM verfügt über acht Transmissionselektronenmikroskope, darunter zwei state-of-the-art aberrationskorrigierte JEOL ARM200F sowie das einzigartige Zeiss SESAM für die hochauflösende Analytik. Ebenso stehen drei Rasterelektronenmikroskope, eine Elektronenstrahlmikrosonde und eine Ionenfeinstrahlanlage sowie Labore für die hochentwickelte Probenpräparation zur Verfügung, die es ermöglichen, eine  Vielzahl von  Materialien unter Zuhilfenahme modernsten Equipments fachmännisch zur Analyse vorzubereiten. [mehr]
Die Wissenschaftliche Einrichtung Computerservice betreibt die zentralen Server des Instituts, wie Mail-, Druck-, Software-, Backup- und Web-Server, sowie Linux-basierte Abteilungs-Dateiserver, die auf ein gemeinsames zentrales Speichernetzwerk (SAN) zugreifen, dessen Datenbereiche mittels RAID6 mehrfach redundant ausgelegt sind. Die Daten im SAN werden täglich mithilfe des Tivoli Storage Manager (TSM) Backup- und Archivdienstes gesichert. Derzeit beträgt das Volumen der so gesicherten Daten 140 TB, die Kapazität des Speichernetzes wurde 2012 auf 230TB erweitert, um die Langzeitspeicherung wissenschaftlicher Daten nach den Regeln guter wissenschaftlicher Praxis zu gewährleisten. Etwa 800 PC-basierte Arbeits- und Messplätze, die zu zwei Dritteln unter Windows, zu einem Drittel unter Linux und zu einem kleinen Prozentsatz unter MacOS X arbeiten, werden betreut und bei Bedarf erneuert. Auch 2012 wurden Rechenknoten die älter als 6 Jahre sind durch wesentlich leistungsfähigere und zugleich wesentlich energieeffizientere Modelle ersetzt, wodurch der Stromverbrauch für das wissenschaftliche Hochleistungsrechnen (HPC) auf etwa 50kW gesenkt werden konnte. Insgesamt stehen den HPC-Anwendern des Instituts derzeit 2420 Rechenkerne und insgesamt 12768 GB Hauptspeicher zur Verfügung. Die Einrichtung und der Bezug des Präzisionslabor-Neubaus und des dortigen Serverraums, sowie die Inbetriebnahme des auf weitreichende Autarkie vom Haupthaus ausgelegten Präzisionslabor-Messnetzes bildeten einen weiteren Schwerpunkt des Jahres 2012. Der Serverraum im Präzisionslabor erlaubt es erstmals, einen Archivspiegel außerhalb des Haupthauses vorzuhalten und – in Verbindung mit der weiter vorangetriebenen Hochverfügbarkeit der virtualisierten Infrastrukturdienste – Dienste ohne Unterbrechung zwischen den Gebäuden zu verschieben. Ein weiteres Messnetz, in dem Laborrechner isoliert vom allgemeinen Wissenschaftsnetz betrieben werden können, wurde im Haupthaus in Betrieb genommen. Das komplette Institutsnetz wurde in den Jahren 2010-2012 reorganisiert und im Client-Bereich auf dynamische Adressen umgestellt. Diese Maßnahmen mündeten schließlich Anfang 2013 in die Übernahme der Verantwortung für das Institutsnetzwerk. Aktuell bereitet die Gruppe den Umzug der Server- und Speicher-Infrastruktur in den dann sanierten Serverraum 6B13 vor, um im bisherigen Serverraum 2E2 Stellfläche für die Rechencluster der laufenden Theorie-Nachfolge-Berufung frei zu machen. Die Gruppe stellt mit dem Gefahrstoff-Server BAUM, der kristallografischen Datenbank ICSD, dem Web-Auftritt der International Max Planck Research School for Condensed Matter Science (IMPRS-CMS) und der Verwaltung des MPG-TSM-Rahmenvertrags Dienste für andere Max-Planck-Institute bereit.

Computerservice (Armin Burkhardt)

Die Wissenschaftliche Einrichtung Computerservice betreibt die zentralen Server des Instituts, wie Mail-, Druck-, Software-, Backup- und Web-Server, sowie Linux-basierte Abteilungs-Dateiserver, die auf ein gemeinsames zentrales Speichernetzwerk (SAN) zugreifen, dessen Datenbereiche mittels RAID6 mehrfach redundant ausgelegt sind. Die Daten im SAN werden täglich mithilfe des Tivoli Storage Manager (TSM) Backup- und Archivdienstes gesichert. Derzeit beträgt das Volumen der so gesicherten Daten 140 TB, die Kapazität des Speichernetzes wurde 2012 auf 230TB erweitert, um die Langzeitspeicherung wissenschaftlicher Daten nach den Regeln guter wissenschaftlicher Praxis zu gewährleisten. Etwa 800 PC-basierte Arbeits- und Messplätze, die zu zwei Dritteln unter Windows, zu einem Drittel unter Linux und zu einem kleinen Prozentsatz unter MacOS X arbeiten, werden betreut und bei Bedarf erneuert. Auch 2012 wurden Rechenknoten die älter als 6 Jahre sind durch wesentlich leistungsfähigere und zugleich wesentlich energieeffizientere Modelle ersetzt, wodurch der Stromverbrauch für das wissenschaftliche Hochleistungsrechnen (HPC) auf etwa 50kW gesenkt werden konnte. Insgesamt stehen den HPC-Anwendern des Instituts derzeit 2420 Rechenkerne und insgesamt 12768 GB Hauptspeicher zur Verfügung. Die Einrichtung und der Bezug des Präzisionslabor-Neubaus und des dortigen Serverraums, sowie die Inbetriebnahme des auf weitreichende Autarkie vom Haupthaus ausgelegten Präzisionslabor-Messnetzes bildeten einen weiteren Schwerpunkt des Jahres 2012. Der Serverraum im Präzisionslabor erlaubt es erstmals, einen Archivspiegel außerhalb des Haupthauses vorzuhalten und – in Verbindung mit der weiter vorangetriebenen Hochverfügbarkeit der virtualisierten Infrastrukturdienste – Dienste ohne Unterbrechung zwischen den Gebäuden zu verschieben. Ein weiteres Messnetz, in dem Laborrechner isoliert vom allgemeinen Wissenschaftsnetz betrieben werden können, wurde im Haupthaus in Betrieb genommen. Das komplette Institutsnetz wurde in den Jahren 2010-2012 reorganisiert und im Client-Bereich auf dynamische Adressen umgestellt. Diese Maßnahmen mündeten schließlich Anfang 2013 in die Übernahme der Verantwortung für das Institutsnetzwerk. Aktuell bereitet die Gruppe den Umzug der Server- und Speicher-Infrastruktur in den dann sanierten Serverraum 6B13 vor, um im bisherigen Serverraum 2E2 Stellfläche für die Rechencluster der laufenden Theorie-Nachfolge-Berufung frei zu machen. Die Gruppe stellt mit dem Gefahrstoff-Server BAUM, der kristallografischen Datenbank ICSD, dem Web-Auftritt der International Max Planck Research School for Condensed Matter Science (IMPRS-CMS) und der Verwaltung des MPG-TSM-Rahmenvertrags Dienste für andere Max-Planck-Institute bereit. [mehr]
Die Wissenschaftliche Einrichtung Röntgenographie (Robert Dinnebier) führt Röntgenbeugungsmessungen an Pulvern und Einkristallen im Labor, an Synchrotron- und Neutronenquellen unter Umgebungs- und Nicht-Umgebungsbedingungen durch. Forschung innerhalb der Gruppe bezieht sich maßgeblich auf die Bestimmung von Kristallstrukturen und mikrostrukturellen Eigenschaften (Strain, Domänengröße) von kristallinen Festkörpern aus Röntenbeugungsdaten an Pulvern. Zusätzlich werden methodische Entwicklungen auf diesem Gebiet vorangetrieben. Wissenschaftliche Kooperationen auf allen Gebieten der routinemäßigen und nicht-routinemäßigen Analyse von Röntgenbeugungsdaten an Pulvern werden angeboten, insbesondere bei der Lösung und Verfeinerung von Kristallstrukturen. Längerfristige Forschungsprojekte beschäftigen sich mit der Anwendung der Methode der maximalen Entropie (MEM) auf Pulverbeugungsdaten, parametrischer Rietveld Verfeinerung, automatisierter Analyse von 2D Pulverbeugungsdaten, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen funktionaler Materialien (z.B. thermochrome-, photochrome-, elektronische und magnetische Materialien, Baustoffe, „springende Kristalle“), Analyse fehlgeordneter Materialien, Theorie ferroelastischer Phasenübergänge, Analyse magnetischer Strukturen, in-situ Untersuchung mechanochemischer Synthesen, Ladung von Gasen in metall-organischen Raumnetzstrukturen (MOFs) etc.

Röntgenographie (Robert Dinnebier)

Die Wissenschaftliche Einrichtung Röntgenographie (Robert Dinnebier) führt Röntgenbeugungsmessungen an Pulvern und Einkristallen im Labor, an Synchrotron- und Neutronenquellen unter Umgebungs- und Nicht-Umgebungsbedingungen durch. Forschung innerhalb der Gruppe bezieht sich maßgeblich auf die Bestimmung von Kristallstrukturen und mikrostrukturellen Eigenschaften (Strain, Domänengröße) von kristallinen Festkörpern aus Röntenbeugungsdaten an Pulvern. Zusätzlich werden methodische Entwicklungen auf diesem Gebiet vorangetrieben. Wissenschaftliche Kooperationen auf allen Gebieten der routinemäßigen und nicht-routinemäßigen Analyse von Röntgenbeugungsdaten an Pulvern werden angeboten, insbesondere bei der Lösung und Verfeinerung von Kristallstrukturen. Längerfristige Forschungsprojekte beschäftigen sich mit der Anwendung der Methode der maximalen Entropie (MEM) auf Pulverbeugungsdaten, parametrischer Rietveld Verfeinerung, automatisierter Analyse von 2D Pulverbeugungsdaten, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen funktionaler Materialien (z.B. thermochrome-, photochrome-, elektronische und magnetische Materialien, Baustoffe, „springende Kristalle“), Analyse fehlgeordneter Materialien, Theorie ferroelastischer Phasenübergänge, Analyse magnetischer Strukturen, in-situ Untersuchung mechanochemischer Synthesen, Ladung von Gasen in metall-organischen Raumnetzstrukturen (MOFs) etc. [mehr]
Der Zentrale Informationsservice für die Institute der CPT-Sektion der MPG bietet deren Wissenschaftlern die Möglichkeit, Datenbankrecherchen durchführen zu lassen, die für sie selbst zu aufwendig oder zu komplex sind, oder Daten zu recherchieren, auf die sie keinen Zugriff haben. Im Vordergrund stehen dabei die fachspezifischen Literatur- und Patent-Datenbanken sowie die unter dem Web of Science und Scopus angebotenen Zitationsdatenbanken. Die Erstellung von Zitationsdaten im Rahmen der Forschungsbewertung ist ein wichtiges Betätigungsfeld des Informationsservice geworden. Der Einsatz aussagekräftiger Indikatoren und die Interpretation solcher Daten bedarf einiger Erfahrung und fundierter Hintergrundinformation. Deshalb beteiligen sich die Mitarbeiter des Informationsservice an diversen Forschungsprojekten und publizieren auf dem stark wachsenden Gebiet der Bibliometrie.

Informationsservice CPT (Robin Haunschild)

Der Zentrale Informationsservice für die Institute der CPT-Sektion der MPG bietet deren Wissenschaftlern die Möglichkeit, Datenbankrecherchen durchführen zu lassen, die für sie selbst zu aufwendig oder zu komplex sind, oder Daten zu recherchieren, auf die sie keinen Zugriff haben. Im Vordergrund stehen dabei die fachspezifischen Literatur- und Patent-Datenbanken sowie die unter dem Web of Science und Scopus angebotenen Zitationsdatenbanken. Die Erstellung von Zitationsdaten im Rahmen der Forschungsbewertung ist ein wichtiges Betätigungsfeld des Informationsservice geworden. Der Einsatz aussagekräftiger Indikatoren und die Interpretation solcher Daten bedarf einiger Erfahrung und fundierter Hintergrundinformation. Deshalb beteiligen sich die Mitarbeiter des Informationsservice an diversen Forschungsprojekten und publizieren auf dem stark wachsenden Gebiet der Bibliometrie. [mehr]
Zur Unterstützung aller experimentell arbeitenden Gruppen des Instituts entwickelt die Wissenschaftliche Einrichtung Chemieservice experimentelle Messmöglichkeiten und Messaufbauten und führt die Experimente zur Charakterisierung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften neuer Materialien routinemäßig durch. Diese Aufgabenstellung erfordert Vielseitigkeit und Eingehen auf neue Fragestellungen sowie eine dezidierte Pflege und Weiterentwicklung der eingesetzten experimentellen Methoden, welche insbesondere auch Experimente an empfindlichen, reaktiven und kleinen Proben unter Inertbedingungen erlauben. Derzeit stehen SQUID Magnetometer, ac-Suszeptometer bis zu 0,3 K und Magnetfeldern bis zu 12 Tesla, eine selbstgebaute Apparatur zur kontaktlosen Messung der Mikrowellenleitfähigkeit, ac- und dc-Widerstandsmessplätze sowie Kalorimetermessplätze in Magnetfeldern bis zu 12 Tesla und Temperaturen bis zu 0,3 K zur Verfügung. Bei den zurzeit im eigenen Forschungsschwerpunkt untersuchten Materialien handelt es sich um neue unkonventionelle Supraleiter, niedrigdimensionale Quantenspinsysteme mit ungewöhnlichen Grundzuständen und neue magnetoresistive Materialen.

Chemieservice (Reinhard Kremer)

Zur Unterstützung aller experimentell arbeitenden Gruppen des Instituts entwickelt die Wissenschaftliche Einrichtung Chemieservice experimentelle Messmöglichkeiten und Messaufbauten und führt die Experimente zur Charakterisierung der elektrischen und magnetischen Eigenschaften neuer Materialien routinemäßig durch. Diese Aufgabenstellung erfordert Vielseitigkeit und Eingehen auf neue Fragestellungen sowie eine dezidierte Pflege und Weiterentwicklung der eingesetzten experimentellen Methoden, welche insbesondere auch Experimente an empfindlichen, reaktiven und kleinen Proben unter Inertbedingungen erlauben. Derzeit stehen SQUID Magnetometer, ac-Suszeptometer bis zu 0,3 K und Magnetfeldern bis zu 12 Tesla, eine selbstgebaute Apparatur zur kontaktlosen Messung der Mikrowellenleitfähigkeit, ac- und dc-Widerstandsmessplätze sowie Kalorimetermessplätze in Magnetfeldern bis zu 12 Tesla und Temperaturen bis zu 0,3 K zur Verfügung. Bei den zurzeit im eigenen Forschungsschwerpunkt untersuchten Materialien handelt es sich um neue unkonventionelle Supraleiter, niedrigdimensionale Quantenspinsysteme mit ungewöhnlichen Grundzuständen und neue magnetoresistive Materialen. [mehr]
Die Wissenschaftliche Einrichtung Kristallzucht konzentriert sich auf die Anwendung und Entwicklung von Technologien und Verfahren für die Züchtung von großen Einkristallen hoher Qualität.  Die angewandten Verfahren sind das Zonenschmelzverfahren mit Spiegelöfen (TSFZ), Flussmittel oder  „top seeded“-Lösungszüchtung (TSSG), Gasphasentransport,  Bridgman und Czochralski (CZ).  Typische Beispiele sind supraleitende Kupferoxide wie Bi2Sr2Can-1CunO2+4n+d, (n=1,2,3);  REBa2Cu3O7-d, (RE=Seltene Erden), YBa2Cu4O8- Einkristalle von beträchtlicher Größe durch eine neue Methode aus der Lösung bei Umgebungsbedingungen,  Natriumcobaltate NaxCoO2 (x=0.25-0.95) - ein stark korreliertes Elektronensystem,  Ionenleiter LiFePO4 mit Mg, Zr, Si und Al als Substitution und große (Sr, Ca)FeO3-d- Einkristalle - eine Verbindungsfamilie die ungewöhnliche magnetoresistive Effekte zeigt. Die aktuellen Höhepunkte sind die Züchtung von Einkristallen hoher Qualität der neuartigen eisenbasierten Hochtemperatursupraleiter wie AxFe2-ySe2-z (A=K,Rb,Cs), REFeAsO (RE=Sm,La), A1-xKxFe2-yMyAs2 (A=Ba,Sr,Ca, M=Co, Ni, Mn), LiFeAs und Fe1+dTe1-xSex, topologische Isolatoren und Supraleiter vom reinem und dotiertem Bi2Se3,Bi2Te3 und Sb2Se3 - eine neue Klasse von Quanten-Materialien.

Kristallzucht (Chengtian Lin)

Die Wissenschaftliche Einrichtung Kristallzucht konzentriert sich auf die Anwendung und Entwicklung von Technologien und Verfahren für die Züchtung von großen Einkristallen hoher Qualität.  Die angewandten Verfahren sind das Zonenschmelzverfahren mit Spiegelöfen (TSFZ), Flussmittel oder  „top seeded“-Lösungszüchtung (TSSG), Gasphasentransport,  Bridgman und Czochralski (CZ).  Typische Beispiele sind supraleitende Kupferoxide wie Bi2Sr2Can-1CunO2+4n+d, (n=1,2,3);  REBa2Cu3O7-d, (RE=Seltene Erden), YBa2Cu4O8- Einkristalle von beträchtlicher Größe durch eine neue Methode aus der Lösung bei Umgebungsbedingungen,  Natriumcobaltate NaxCoO2 (x=0.25-0.95) - ein stark korreliertes Elektronensystem,  Ionenleiter LiFePO4 mit Mg, Zr, Si und Al als Substitution und große (Sr, Ca)FeO3-d- Einkristalle - eine Verbindungsfamilie die ungewöhnliche magnetoresistive Effekte zeigt. Die aktuellen Höhepunkte sind die Züchtung von Einkristallen hoher Qualität der neuartigen eisenbasierten Hochtemperatursupraleiter wie AxFe2-ySe2-z (A=K,Rb,Cs), REFeAsO (RE=Sm,La), A1-xKxFe2-yMyAs2 (A=Ba,Sr,Ca, M=Co, Ni, Mn), LiFeAs und Fe1+dTe1-xSex, topologische Isolatoren und Supraleiter vom reinem und dotiertem Bi2Se3,Bi2Te3 und Sb2Se3 - eine neue Klasse von Quanten-Materialien. [mehr]
Die Wissenschaftliche Einrichtung Technologie entwickelt Verfahren zur Herstellung komplexer, epitaktisch gewachsener Schichten mit der Präzision einzelner Atomlagen. Unter Verwendung von Laserdeposition (PLD) und Oxid-Molekularstrahlepitaxie (MBE) stellen wir dünne Schichten, Multilagen und Übergitter verschiedener komplexer Oxide, u.a. Cuprate, Manganate, Nickelate, Cobaltate und Ruthenate, her. Die Kombination beider Methoden erlaubt es uns, neuartige, Heterosysteme zu synthetisieren und zu untersuchen wobei das Ziel einer atomgenauen Kontrolle der Defekte angestrebt wird. Wichtige Aspekte betreffen die Physik oxidischer Materialien und ihrer Grenzflächen. Neuartige Quantenzustände können durch die präzise Kontrolle des Wachstums an  der Grenzfläche realisiert werden. Das Ziel unserer Forschung ist es, durch die Optimierung des Wachstumsprozesses neue metastabile Verbindungen und funktionale Grenzflächen mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu entwickeln. Diese Forschung wird in enger Kooperation mit den wissenschaftlichen Abteilungen, insbesondere mit den Abteilungen Keimer, Maier und Mannhart, durchgeführt. Zusätzlich zum PLD- und MBE-Filmaktivitäten bietet die Gruppe die Herstellung dünner Schichten und Schichtsysteme durch Aufdampf-und Sputtertechniken als Serviceleistung an, wobei die Bandbreite der Materialien von Metallen (Au,…) bis zu Isolatoren (SiOx, TiO2,…) reicht. Darüber hinaus stehen wichtige technologische Verfahren wie z.B. optische Mikrolithographie, trockenchemische Ätzverfahren und Ultraschall-Kontaktiertechniken zur Verfügung.

Technologie (Gennady Logvenov)

Die Wissenschaftliche Einrichtung Technologie entwickelt Verfahren zur Herstellung komplexer, epitaktisch gewachsener Schichten mit der Präzision einzelner Atomlagen. Unter Verwendung von Laserdeposition (PLD) und Oxid-Molekularstrahlepitaxie (MBE) stellen wir dünne Schichten, Multilagen und Übergitter verschiedener komplexer Oxide, u.a. Cuprate, Manganate, Nickelate, Cobaltate und Ruthenate, her. Die Kombination beider Methoden erlaubt es uns, neuartige, Heterosysteme zu synthetisieren und zu untersuchen wobei das Ziel einer atomgenauen Kontrolle der Defekte angestrebt wird. Wichtige Aspekte betreffen die Physik oxidischer Materialien und ihrer Grenzflächen. Neuartige Quantenzustände können durch die präzise Kontrolle des Wachstums an  der Grenzfläche realisiert werden. Das Ziel unserer Forschung ist es, durch die Optimierung des Wachstumsprozesses neue metastabile Verbindungen und funktionale Grenzflächen mit maßgeschneiderten Eigenschaften zu entwickeln. Diese Forschung wird in enger Kooperation mit den wissenschaftlichen Abteilungen, insbesondere mit den Abteilungen Keimer, Maier und Mannhart, durchgeführt. Zusätzlich zum PLD- und MBE-Filmaktivitäten bietet die Gruppe die Herstellung dünner Schichten und Schichtsysteme durch Aufdampf-und Sputtertechniken als Serviceleistung an, wobei die Bandbreite der Materialien von Metallen (Au,…) bis zu Isolatoren (SiOx, TiO2,…) reicht. Darüber hinaus stehen wichtige technologische Verfahren wie z.B. optische Mikrolithographie, trockenchemische Ätzverfahren und Ultraschall-Kontaktiertechniken zur Verfügung. [mehr]
In der Wissenschaftlichen Einrichtung Grenzflächenanalytik wird die atomare und elektronische Struktur der inneren Grenzflächen und Oberflächen von Festkörpern untersucht. Unter Verwendung von Elektronenspektroskopie und -beugung, Rastersondenmikroskopie und Sekundärionen-Massenspektrometrie werden die atomare Geometrie und Morphologie, die chemische Zusammensetzung und Bindungsverhältnisse sowie die elektronische Struktur an der Probenoberfläche und in ihrer unmittelbaren Umgebung analysiert. Zugang zu dünnen Filmen und vergrabenen Grenzschichten findet man mittels Sputtertechniken und Spaltmethoden. Zur experimentellen Ausstattung gehört ein Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS) zur quantitativen chemischen Analyse und Profilierung. Chemische und elektronische Eigenschaften werden mittels eines Elektronenspektrometers mit hoher Energie- und Winkelauflösung über die Photoemission aus Rumpfniveaus und Valenzbändern (XPS, ARPES) untersucht. Die kristallographische Struktur und Position einzelner Atome wird mit dem Rastertunnelmikroskop und der quantitativen Analyse der Beugung langsamer Elektronen (LEED) ermittelt. Ein Raster-Auger-Mikroskop (SAM) liefert elementspezifische Bilder mit hoher lateraler Auflösung. Die Probenmorphologie wird mit einem Rasterkraftmikroskop und einem Weißlichtinterferometer analysiert. Die Forschungsaktivitäten der Gruppe richten sich auf das Wachstum und die Analyse von Oberflächen und dünnen Filmen neuartiger Materialien, darunter Graphen, Halbleiter mit großer Bandlücke, oxidische Multischichten, sowie epitaktische Metallfilme. Materialwachstum, Grenzflächeneigenschaften, molekulare Adsorbate, Metallisierung und ferromagnetische Schichten werden auf atomarer Skala untersucht, um ein detailliertes Verständnis der fundamentalen Wechselwirkungen beim Wachstum zu gewinnen. Insbesondere werden die Eigenschaften atomar dünner Graphenlagen auf Siliziumkarbidproben und Metalloberflächen untersucht. Quasifreistehende und großflächig homogene epitaktische Graphenfilme können auf SiC hergestellt werden. Deren elektronische Struktur wird auf atomarer Skala durch Transferdotierung und atomarer Interkalation maßgeschneidert und mittels ARPES analysiert.

Grenzflächenanalytik (Ulrich Starke)

In der Wissenschaftlichen Einrichtung Grenzflächenanalytik wird die atomare und elektronische Struktur der inneren Grenzflächen und Oberflächen von Festkörpern untersucht. Unter Verwendung von Elektronenspektroskopie und -beugung, Rastersondenmikroskopie und Sekundärionen-Massenspektrometrie werden die atomare Geometrie und Morphologie, die chemische Zusammensetzung und Bindungsverhältnisse sowie die elektronische Struktur an der Probenoberfläche und in ihrer unmittelbaren Umgebung analysiert. Zugang zu dünnen Filmen und vergrabenen Grenzschichten findet man mittels Sputtertechniken und Spaltmethoden. Zur experimentellen Ausstattung gehört ein Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometer (TOF-SIMS) zur quantitativen chemischen Analyse und Profilierung. Chemische und elektronische Eigenschaften werden mittels eines Elektronenspektrometers mit hoher Energie- und Winkelauflösung über die Photoemission aus Rumpfniveaus und Valenzbändern (XPS, ARPES) untersucht. Die kristallographische Struktur und Position einzelner Atome wird mit dem Rastertunnelmikroskop und der quantitativen Analyse der Beugung langsamer Elektronen (LEED) ermittelt. Ein Raster-Auger-Mikroskop (SAM) liefert elementspezifische Bilder mit hoher lateraler Auflösung. Die Probenmorphologie wird mit einem Rasterkraftmikroskop und einem Weißlichtinterferometer analysiert. Die Forschungsaktivitäten der Gruppe richten sich auf das Wachstum und die Analyse von Oberflächen und dünnen Filmen neuartiger Materialien, darunter Graphen, Halbleiter mit großer Bandlücke, oxidische Multischichten, sowie epitaktische Metallfilme. Materialwachstum, Grenzflächeneigenschaften, molekulare Adsorbate, Metallisierung und ferromagnetische Schichten werden auf atomarer Skala untersucht, um ein detailliertes Verständnis der fundamentalen Wechselwirkungen beim Wachstum zu gewinnen. Insbesondere werden die Eigenschaften atomar dünner Graphenlagen auf Siliziumkarbidproben und Metalloberflächen untersucht. Quasifreistehende und großflächig homogene epitaktische Graphenfilme können auf SiC hergestellt werden. Deren elektronische Struktur wird auf atomarer Skala durch Transferdotierung und atomarer Interkalation maßgeschneidert und mittels ARPES analysiert. [mehr]
Im Jahr 2011 wurde der 1988 erbaute Reinraum – zuvor eine Einrichtung der Abteilung v. Klitzing – ein zentraler Teil der neu installierten Wissenschaftlichen Einrichtung Nanostrukturlabor. Im Rahmen dieser Umstrukturierung wurde in den letzten Jahren ein Großteil der Infrastruktur im Reinraum unter Einsatz erheblicher finanzieller MPG-Mittel erneuert bzw. ergänzt. Studenten des Institutes und Reinraumpersonal prozessieren unter Staubfreiheitsklasse 10, stabiler Raumtemperatur und -feuchte Proben mittels optischer Photolithographie, führen nass- und trockenchemischer Ätzprozesse durch, deponieren bzw. wachsen Material unter Vakuum. Zur Herstellung von Strukturen bis unter 10 nm stehen zwei komplementäre Anlagen zur Elektronenstrahllithographie (Raith eLine, Jeol JBX6300FS) mit insgesamt Beschleunigungsspannungen von 0,1 kV bis 100 kV zur Verfügung. Ein fokussierter Ionenstrahl erlaubt unter elektronenmikroskopischer Sicht (Zeiss Crossbeam) das Schneiden und Formen von Proben. Ein Rasterelektronenmikroskop der neusten Generation (Zeiss Merlin) steht als Charakterisierungswerkzeug den Studenten zur Verfügung. Die Infrastruktur zeichnet sich dadurch aus, dass sie von einer Vielzahl von Studenten (derzeit etwa 40) parallel genutzt wird, vielfältige Materialien prozessiert werden können, wobei Querverunreinigungen minimiert werden, und neben 4-Zoll-Scheiben vor allem kleine Probenstücke (typ. 5 mm auf 5 mm) handhabbar sind.

Nanostrukturlabor (Jürgen Weis)

Im Jahr 2011 wurde der 1988 erbaute Reinraum – zuvor eine Einrichtung der Abteilung v. Klitzing – ein zentraler Teil der neu installierten Wissenschaftlichen Einrichtung Nanostrukturlabor. Im Rahmen dieser Umstrukturierung wurde in den letzten Jahren ein Großteil der Infrastruktur im Reinraum unter Einsatz erheblicher finanzieller MPG-Mittel erneuert bzw. ergänzt. Studenten des Institutes und Reinraumpersonal prozessieren unter Staubfreiheitsklasse 10, stabiler Raumtemperatur und -feuchte Proben mittels optischer Photolithographie, führen nass- und trockenchemischer Ätzprozesse durch, deponieren bzw. wachsen Material unter Vakuum. Zur Herstellung von Strukturen bis unter 10 nm stehen zwei komplementäre Anlagen zur Elektronenstrahllithographie (Raith eLine, Jeol JBX6300FS) mit insgesamt Beschleunigungsspannungen von 0,1 kV bis 100 kV zur Verfügung. Ein fokussierter Ionenstrahl erlaubt unter elektronenmikroskopischer Sicht (Zeiss Crossbeam) das Schneiden und Formen von Proben. Ein Rasterelektronenmikroskop der neusten Generation (Zeiss Merlin) steht als Charakterisierungswerkzeug den Studenten zur Verfügung. Die Infrastruktur zeichnet sich dadurch aus, dass sie von einer Vielzahl von Studenten (derzeit etwa 40) parallel genutzt wird, vielfältige Materialien prozessiert werden können, wobei Querverunreinigungen minimiert werden, und neben 4-Zoll-Scheiben vor allem kleine Probenstücke (typ. 5 mm auf 5 mm) handhabbar sind. [mehr]
 
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