Experimentelle Halbleiterphysik

Prof. Martin Stutzmann

Forschungsgebiet

Our work at the Walter Schottky Institut deals with various aspects of new and non conventional semiconductor materials and material combinations: semiconductors with a wide bandgap (GaN, InGaN, AlGaN, diamond, SiC) disordered semiconductors (amorphous, nanocrystalline, and polycrystalline) advanced thin film systems (silicon-based luminescent layers, thin film solar cells, organic/anorganic heterosystems, biofunctionalized semiconductors). Most of these material systems are prepared in our group by suitable deposition techniques (MBE, MOCVD, Plasma-enhanced CVD, e-beam evaporation, sputtering). Their efficient optimization is based on the large pool of structural, optical, and electrical characterization techniques available in our Institute. Complementary to the usual spectroscopic techniques we have developed and employ a variety of highly sensitive methods which enable us to study in particular the influence of defects on the electronic performance of materials and devices. Such techniques include subgap absorption spectroscopy, optically induced capacitance spectroscopy and, in particular, modern spin resonance techniques which are applied to various materials systems and devices for spintronics.

In addition to the preparation and characterization of new semiconductor materials we also work on the modification and processing of semiconductors with pulsed high power laser systems (laser-crystallization, holographic nano structuring, laser-induced etching) and investigate the potential of new material systems for novel device structures. Recent examples include nano structured thin film solar cells, high electron mobility transistors based on AlGaN/GaN hetero structures, as well as UV-detectors, sensors and biosensors.

Learn more about the different research areas on the research pages of the Stutzmann, Brandt, and Garrido groups.

Adresse/Kontakt

Am Coulombwall 4
85748 Garching b. München
+49 89 289 12761
Fax: +49 89 289 12737

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Arbeitsgruppe

Professorinnen und Professoren

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Lehrangebot der Arbeitsgruppe

Lehrveranstaltungen mit Beteiligung der Arbeitsgruppe

Titel und Modulzuordnung
ArtSWSDozent(en)Termine
Renewable Energy
Zuordnung zu Modulen:
VO 4 Stutzmann, M. Montag, 14:00–16:00
Dienstag, 16:00–18:00

Ausgeschriebene Angebote für Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Elektrisches Auslesen von NV-Zentren in Diamant

Für moderne Sensorik am Quantenlimes, für die NMR-Tomographie einzelner Moleküle und für Quanteninformationsverarbeitung bei Zimmertemperatur kommen Sie z.Z. um die sog. NV-Zentren in Diamant kaum herum. Deren Messung verlangt jedoch vergleichsweise aufwändige optische Verfahren. Könnten diese durch rein elektrische Auslesemethoden ersetzt werden, würden die dazu notwendigen Apparaturen und die Anwendung der NV-Zentren entscheidend vereinfacht. Den Arbeitsgruppen Brandt und Reinhard ist die Demonstration eines solchen elektrischen Nachweises jüngst gelungen. Ihre Aufgabe ist es, weitere grundlegende Untersuchungen z.B. zur Dynamik des elektrischen Auslesens der NV-Zentren und zur selektiven Anregung einzelner Schritte des Ausleseprozesses durch Verwendung unterschiedlicher Laser durchzuführen. Ein besonderes Highlight wäre die Fortentwicklung der Methode in Richtung der elektrischen Detektion einzelner Zentren. In dieser Masterarbeit erlernen Sie moderne Spinphysik, Mikrowellentechnik, hochempfindliche elektrische Messmethoden und (ja auch) optische Techniken wie die Verwendung gepulster Laser am Beugungslimit.            

geeignet als
  • Masterarbeit Physik der kondensierten Materie
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Martin Brandt
Kohärenztransfer auf langlebige Spinspeicher
Die Kernspins ionisierter Donatoren in Silizium haben extrem lange Kohärenzzeiten im Bereich einer Stunde und sollten sich daher hervorragend als quantenmechanischer Speicher nutzen lassen. Zum "Rechnen" werden hingegen eher die Elektronenspins der Donatoren verwendet. Nach dem (simplen) Transfer einer Kohärenz vom Elektronen- auf den Kernspin ist es daher die große Herausforderung, den Donator zu ionisieren, ohne diese Kohärenz wieder zu zerstören. Die Vielzahl der Resonanzmethoden, die unsere Arbeitsgruppe in den letzten Jahren entwickelt hat, sollte diese zerstörungsfreie Ionisierung ermöglichen. Ihre Aufgabe ist es, eine solche kohärenzerhaltende Ionisierung zu entwickeln und an Phosphordonatoren zu testen. Wie das genau funktioniert, verraten wir Ihnen in einem persönlichen Gespräch. In der Masterarbeit erlernen Sie u.a. moderne Spinphysik, die Anwendung geformter Mikrowellenpulse in der magnetischen Resonanz sowie diverse Aspekte der Mikrowellen- und Kryotechnik.
geeignet als
  • Masterarbeit Physik der kondensierten Materie
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Martin Brandt
Study of Al2O3 deposited by ALD
The proposed master thesis is on the preparation and characterization of Al2O3 films, deposited with a new atomic layer deposition (ALD) system. ALD is a relatively new technique to deposit a wide range of oxides and other compound materials in a very controlled way. It is based on chemical vapor deposition with two self-limiting reactions. The two reactions take place one after the other with a chamber purge in between. Mayor benefits of this technique are: 1. The uniform thickness of deposited films. Even three dimensional substrates can be covered with only small variations of the amount of deposited material. 2. The precise control of the film thickness. Due to the self-limiting reactions employed, a growth of only a few nm can be reached very precisely. 3. The variety of materials that can be deposited is broad and extends to even high k dielectrics. The master student will work with our new ALD setup and will start with the thermal ALD of Al2O3 passivation layers. These layers have shown a superior performance compared to SiO2 in the passivation of silicon surfaces, act as efficient diffusion barrier and have a higher breakdown field. The proposed thesis includes the preparation of films via ALD. The produced films should be investigated with respect to the atomic composition, film thickness and uniformity and other characteristics if needed. A variety of experimental techniques like XPS, AFM, SEM, and electrical characterization methods will be available for this work.
geeignet als
  • Masterarbeit Physik der kondensierten Materie
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Martin Stutzmann
Thermographische Charakterisierung energierelevanter Materialien

Im Bereich der erneuerbaren Energien und der Rückgewinnung von Verlustwärme ist die direkte Umwandlung von Wärme in elektrische Energie durch thermoelektrische Materialien ein wachsendes Forschungs- und Anwendungsgebiet. Bei der Optimierung der dafür notwendigen thermoelektrischen Wandler ist es eine besondere Herausforderung, die Wärmeleitfähigkeit der Materialien durch Nanostrukturierung zu reduzieren und diese dann genau zu vermessen. Aufgabe der Masterarbeit ist die Weiterentwicklung eines in der Arbeitsgruppe jüngst erdachten Thermographiesystems, das mittels Infrarot-Mikroskopie ortsaufgelöst die genaue Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von dünnen Filmen erlaubt. Die Erweiterung der derzeitigen statischen Messmethode auf ein dynamisches Verfahren würde die Empfindlichkeit der Methode weiter verbessern und zusätzlich die Bestimmung der Wärmekapazität erlauben. Kernpunkte der Arbeit sind die technische Umsetzung dieser Erweiterung sowie die computerseitige Auswertung der Messdaten. Sie lernen hochempfindliche Messverfahren wie z.B. die Lock-In-Technik kennen und können Ihre Programmierkenntnisse weiter ausbauen. Die von Ihnen weiterentwickelte Methode soll schließlich anhand von klassischen Materialien verifiziert werden und die Möglichkeiten, damit auch neue Materialen wie z.B. organische Halbleiter oder gesinterte SiGe-Dünnfilme zu charakterisieren, ausgetestet werden. Dazu werden die Proben zu großen Teilen im Haus von Ihnen mittels typischer Dünnschichtmethoden und Lasersinterverfahren selbst hergestellt.

geeignet als
  • Masterarbeit Physik der kondensierten Materie
  • Masterarbeit Applied and Engineering Physics
Themensteller(in): Martin Brandt

Abgeschlossene und laufende Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

CO2 reduction with InGaN
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
Themensteller(in): Martin Stutzmann
Covalent binding of silicon nanoparticles to solid surfaces and investigation of their optoelectronic properties
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
Themensteller(in): Martin Stutzmann
Optoelectronic Properties of InGaN Nanowires and Comercial Light Emitting Diodes
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
Themensteller(in): Martin Stutzmann
Optoelectronic properties of selective GaN-(Al,Ga)N heterostructures on diamond
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
Themensteller(in): Martin Stutzmann
Spectrally resolved photoconductivity of NV centers in single crystalline diamond
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
Themensteller(in): Martin Stutzmann
Thermography of novel materials for renewable energy applications
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physik (Physik der kondensierten Materie)
Themensteller(in): Martin Brandt

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.