Unser aktueller Schwerpunkt liegt auf elektronisch und ionisch leitenden sowie auf dielektrischen Post-Übergangsmetallen und Übergangsmetalloxiden, mit Anwendungen in Solarzellen, Displays, Brennstoffzellen und Kondensatoren. Unser Ziel ist es, die Energetik der Ladungstransferprozesse zu verstehen, die die Leitfähigkeit und die Oberflächenreaktionen bestimmen und die das dielektrische Verhalten beeinflussen. Wir nähern uns diesem Ziel, indem wir den Einfluss der Fermi-Energie in den jeweiligen Materialien untersuchen, mit dem Ziel, die Materialeigenschaften durch Fermi Level Engineering zu manipulieren.
Die Bulk-Fermi-Energie wird durch intrinsische Defekte, Verunreinigungen und Dotierung bestimmt. Andererseits werden Defektkonzentrationen und Ladungszustände durch die Fermi-Energie bestimmt. Wir analysieren die entsprechenden Eigenschaften mittels Photoelektronenspektroskopie mit in-situ Probenpräparation sowie mit Leitfähigkeits- und Hall-Effekt-Relaxationsmessungen. Die Manipulation der Fermi-Energie wird durch oxidierende und reduzierende Behandlungen sowie durch Grenzflächenbildung zu Materialien mit hoher und niedriger Austrittsarbeit erreicht.
Die chemischen und elektronischen Eigenschaften von Grenzflächen werden mit Hilfe von Grenzflächenexperimenten untersucht, bei denen ein Kontaktmaterial in mehreren kleinen Schritten mit zwischengeschalteter XPS-Analyse abgeschieden wird. Die Experimente ermöglichen die Bestimmung der Energiebandanpassung und der Schottky-Barrierenhöhen. Die In-situ-Analyse bietet eine komfortable Möglichkeit, die Abhängigkeit der Barrierenhöhen von den Präparationsbedingungen zu untersuchen. Die damit verbundene Variation der Fermi-Energie wird durch Defekteigenschaften beeinflusst und erlaubt die Identifizierung von Defektenergieniveaus.
Korngrenzen beeinflussen die elektrischen Eigenschaften durch das Einbringen von Raumladungspotentialen. Diese können mit elektrischen Messungen untersucht werden, indem die Aktivierungsenergie des Ladungstransports bestimmt wird. Hall-Effekt-Messungen können angewendet werden, wenn die Proben ausreichend leitend sind.
