Nanocharacterization for Advanced Functional Materials

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  Schaublid Forschungsthemen Atomsonde Dieses Bild zeigt die Korrelation zwischen den chemischen, strukturellen und elektrischen Eingeshaften für die Funktionsmaterialien.

Funktionsmaterialien sind häufig durch bestimmte vererbte Funktionen wie Energiespeicherung, optische und elektrische Datenspeicherung, die Ferroelektrizität usw. charakterisiert, weshalb sie zu einem zentralen Schwerpunkt der Untersuchung in den Materialwissenschaften, der Physik und der Chemie geworden sind. Außerdem ist die Leistungsfähigkeit dieser Materialien stark mit deren chemischen, strukturellen und elektrischen/optischen Eigenschaften verbunden.

Daher ist es das Ziel dieser Gruppe des I. Physikalischen Institut (IA) komplexe Funktionsmaterialien durch fortschrittliche Nanocharakterisierungsmethoden wie z.B. Atomsondentomographie, Transmissionselektronenmikro- skopie, Elektronenrückstreubeu- gung, und electron beam-induced current zu verstehen und zu entwickeln. Die Atomsonden- tomographie ist eine moderne und leistungsfähige Methode mit der wir die Position und Identität der Atome in 3D abbilden können. Es wird erwartet, dass die Atomsondentomographie in Kombination mit anderen (Nano)charakterisierung-Werkzeugen helfen wird den technologischen Fortschritte voranzubringen, d.h. neuartige Energie- und Datenspeichermaterialien zu entwickeln.

Aktuelle Forschungsthemen in der Gruppe:

  • Entwicklung neuartiger Thermo- und Phasenwechselmaterialien durch die Steuerung der Mikrostruktur und der Zusammensetzung.
  • Entwicklung besserer und umweltfreundlicher Pufferschichten für Cu (In, Ga) Se2 Dünnschichtsolarzellen.
  • Verständnis der Beziehung zwischen der Misorientierung und Segregation von Verunreinigungen an Korngrenzen im Absorber einer Cu (In, Ga) Se2-Dünnschichtsolarzelle.
  • Das Verständnis der Beziehung zwischen Rekombinationsaktivität, Korngrenzenstruktur, und der Chemie in multikristallinen Siliziumsolarzellen.

Publikationen

Abou-Ras, D.; Schmidt, S.S.; Schäfer, N.; Kavalakkatt, J.; Rissom, T.; Unold, T.; Mainz, R.; Weber, A.; Kirchartz, T.; Simsek Sanli, E.; van Aken P. A.; Ramasse, Q.M.; Kleebe, H.-J.; Azulay, D.; Balberg, I.; Millo, O.; Cojocaru-Mirédin, O.; Barragan-Yani, D.; Albe, K.; Haarstrich, J.; Ronning, C.
Compositional and electrical properties of line and planar defects in Cu(In,Ga)Se 2 thin films for solar cells – a review.
Phys. Status Solidi RRL 10(5), 363–375 (2016)​

Cojocaru-Mirédin, O.; Fu, Y.; Kostka, A.; Sáez-Araoz, R.; Beyer, A.; Knaub, N.; Volz, K.; Fischer, C.-H.; Raabe, D. Interface engineering and characterization at the atomic-scale of pure and mixed ion layer gas reaction buffer layers in chalcopyrite thin-film solar cells.
Progress in Photovoltaics: Research and Applications 23 (6), pp. 705-716 (2015).

Stoffers, A.; Cojocaru-Mirédin, O.; Seifert, W.; Zaefferer, S.; Riepe, S.; Raabe, D.
Grain boundary segregation in multicrystalline silicon: correlative characterization by EBSD, EBIC, and atom probe tomography.
Progress in Photovoltaics: Research and Applications 23 (6) 2015 (online published)

Cojocaru-Mirédin, O.; Schwarz, T.; Choi, P.; Herbig, M.; Würz, R.; Raabe, D.
Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se2 Grain Boundaries.
Journal of Visualized Experiments 74 (2013)

Schwarz, T.; Cojocaru-Mirédin, O.; Choi, P.; Mousel, M.; Redinger, A.; Siebentritt, S.; Raabe, D.
Atom probe study of Cu2ZnSnSe4 thin-films prepared by co-evaporation and post-deposition annealing.
Applied Physics Letters 102, pp. 1-4 (2013)

A. Stoffers, B. Ziebarth, J. Barthel, O. Cojocaru-Mirédin, C. Elsässer, and D. Raabe
Complex Nanotwin Substructure of an Asymmetric Σ9 Tilt Grain Boundary in a Silicon Polycrystal
Physical Review Letters 115 (2015) 235502.