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Master Christian Jooss Eigenschaften von auf Manganat-junctions basierenden „Hot polaron“ Solarzellen

Wissenschaftlicher Hintergrund: Normale Solarzellen basieren auf n- und p-dotierten Halbleitern, die eine Bandlücke aufweisen. Die Bandlücke ist dabei notwendig, um eine hinreichend hohe Lebenszeit der generierten Elektron-Lochpaare und somit eine Ladungstrennung zu ermöglichen. Dieses Konzept führt aber zu unvermeidlichen Begrenzungen der Effizienz, da nur ein Teil des Lichtspektrums absorbiert wird und zudem Thermalisierungsverluste in Kauf genommen werden. Komplexe Oxide stellen dabei eine wissenschaftlich hochinteressante Alternative dar, da in diesen Materialien aufgrund der verschiedenen Korrelationswechselwirkungen lange Lebensdauern der Anregungen auch ohne Bandlücke auftreten können. Ein positiver Einfluss auf den photovoltaischen Effekt wurde aber noch nicht beobachtet. Die Ursache hierfür liegt wahrscheinlich in der orbitalen Fehlpassung der verwendeten (p- und n-) Materialien, die den Ladungstransfer über die Grenzfläche behindern. Plan dieser Masterarbeit: In dem Manganat Pr1-xCaxMnO3 kann man über die Dotierung x sowohl n- als auch p-leitendes Material herstellen. In einem homoepitaktischen (epitaktisches Wachstum zweier strukturell und chemisch praktisch identischer Materialien) pn-Kontakt sollten daher weder eine orbitale Fehlpassung noch zu große Defektdichten auftreten. Solche auf unterschiedlichen Dotierungen basierende Kontakte sollen zunächst mittels Dünnschichtmethoden hergestellt und charakterisiert werden (Strukturanalyse mittels Röntgenbeugung, in Zusammenarbeit: lokale chemische und strukturelle Analyse im Transmissionselektronenmikroskop). Mit einem vorhandenen Messsystem erfolgt dann eine zeit- und energieaufgelöste Bestimmung der photovoltaischen Eigenschaften.