Thema - AG Fritz

Thema[A]:OptischeSpektroskopieanquasi-zweidimensionalenMaterialien–MoS2
Vorstellung und Zielstellung
Die sogenannten Dichalkogenide werden derzeit wegen ihrer quasi-zweidimensionalen (2D) Schichtstrukturen und der damit verbundenen physikalischen Eigenschaften intensiv untersucht. Ein Vertreter dieser Materialklasse ist Molybdändisulfid (MoS2), dessen elektronische Bandlücke eine herausragende Besonderheit aufweist: in 3D-Kristallen ist diese indirekt, während für eine freistehende, 2D
Schicht eine direkte Bandlücke gefunden wurde, siehe Abbildung A.
Abbildung A: Schichtstruktur und elektronische Struktur von MoS2 [K. F. Mak et al.,
Phys. Rev. Lett. 105, 136805 (2010)]. Sowohl
die indirekte Bandlücke
des 3D-Kristalls
als auch die direkte Bandlücke
der 2DSchicht sind eingezeichnet.
In der AG Fritz werden in enger Kooperation mit der University of Arizona (Prof. Dr. Oliver Monti)
sowohl 3D-Kristalle als auch 2D-Monolagen von MoS2 und darauf abgeschiedene Atom- oder Molekülschichten untersucht, mit dem Ziel, die Oberfläche von MoS2 zu modifizieren und die Wechselwirkung der Moleküle mit MoS2 zu studieren. Für die Messung der optischen Absorptionseigenschaften
kommt dabei die differentielle Reflexionsspektroskopie (DRS) zum Einsatz. Erste Untersuchungen
haben ergeben, dass die optischen Funktionen (Brechzahl n und Extinktionskoeffizient k) aus mehreren Literaturquellen sich teils erheblich unterscheiden und die von uns gemessenen optischen Eigenschaften der MoS2-Kristalle nur unzureichend beschreiben. Daher sollen sowohl die Brechzahl als
auch der Extinktionskoeffizient durch eigene spektroskopische Messungen möglichst genau bestimmt werden. Auf diesem Gebiet kann unsere AG eine langjährige Erfahrung und Publikationstätigkeit vorweisen.
Die gewonnenen Ergebnisse sollen nach Abschluss der Arbeit zeitnah veröffentlicht werden. Die zur
Auswertung der Daten in der AG Fritz entwickelten Fit-Algorithmen (Mathematica-Tools) sollen hierfür weiterentwickelt werden.
Ansprechpartner
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unmittelbare Betreuung: Marco Gruenewald
generelle fachliche Fragen: Dr. Roman Forker, Prof. Dr. Torsten Fritz
Aufgabenstellung
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Optische Spektroskopie (Reflexion sowie differentielle Reflexion [DRS]) an MoS2 Substraten
ohne und mit darauf abgeschiedenen dünnen Schichten (K-Atome, Moleküle)
Numerische Auswertung der Daten mittels Fit-Algorithmen (Mathematica-Tools hierzu bereits von Marco Gruenewald programmiert; Weiterentwicklung möglich und erwünscht)
XPS-Messungen (mit Unterstützung von Felix Otto) unter verschiedenen Einfallswinkeln zur
Analyse der vertikalen Adsorbat-/Substratstruktur und deren chemischer Zusammensetzung