Räumlich-zeitliche Dynamik von röntgenstrahlinduzierter optischer Lumineszenz in funktionellen Nanomaterialien

Abstract

Ein hochbrillanter Synchrotronstrahl mit einem Durchmesser von minimal 30–50 nm steht an der „Nano-Analyse“-Messplatz ID16B am ESRF in Grenoble zur Verfügung. Dieser fokussierte Röntgenstrahl wird zur Untersuchung einzelner nanoskaliger Materialien und Bauelemente unter Anwendung verschiedenster röntgenbasierter Methoden eingesetzt, darunter Röntgen-angeregte optische Lumineszenz (XEOL), Röntgenfluoreszenz (XRF), röntgenstrahl-induzierter Strom (XBIC), Röntgenabsorptions-Nahkantenstruktur (XANES) sowie Röntgenbeugung (XRD). Die außergewöhnliche Stärke dieses Messplatzes liegt in der Tatsache, dass die meisten dieser Techniken gleichzeitig an einzelnen Objekten angewendet werden können – teilweise sogar im tomographischen Modus – und somit kombinatorische Untersuchungen mit einem klaren Mehrwert ermöglichen. Das Hauptziel des Projekts „streakXEOL“ (05K19SJ2) war es, eine Streak-Kamera in das bestehende Tieftemperatur-XEOL-Setup am Messplatz ID16B zu integrieren, um effiziente Untersuchungen der raum-zeitlichen Dynamik in einzelnen nanoskaligen Nanostrukturen im Pikosekundenbereich zu ermöglichen (zeitaufgelöste XEOL: TR-XEOL). Zusammen mit den bereits verfügbaren Techniken sollten es weiterhin ermöglicht werden, dass sowohl die strukturellen Eigenschaften als auch die schnellen Ladungsträgerdynamiken einzelner nanoskaliger Halbleiter und Bauelemente gleichzeitig untersucht werden können. Dieser direkte und korrelierte Zugang zu Struktur, optischen Eigenschaften und Dynamik im Nanometerbereich sollte an funktionalisierten Halbleiternanodrähten und Heterostrukturen in Abhängigkeit von Prozessparametern angewendet werden. Schließlich sollte eine benutzerfreundliche Implementierung des neuen Messsystems erfolgen, um das neue Setup einer breiten Nutzergemeinschaft zugänglich zu machen.