In diesem Projekt sollen saubere Oberflächen und ultradünne Filme von van der Waals Kristallen für spektroskopische Untersuchungen hergestellt werden. Durch die mechanische Exfoliation werden die oberen Lagen des Kristalls abgelöst und anschließend auf einen dünnen Goldfilm transferiert. Die Qualität der hergestellen Oberflächen sollen mit Hilfe gängier Methoden der Oberflächenphysik charakterisiert werden.

Erlernte Methoden:

• Mechanische Exfoliation
• Low-Energy Electron Diffraction (LEED)
• Scanning Electron Microscopy (SEM)
• Auger-Electron Spectroscopy (AES)

In diesem Projekt sollen einzelne Moleküllagen auf metallischen und halbleitenden Oberflächen aufgebracht werden. Ziel ist die Kontrolle der elektrischen und magnetischen Eigenschaften dieser Grenzflächen, beispielsweise durch die Herstellung artifizieller molekularer Netzwerkstrukturen. Dafür sollen neue Elektronenstrahl-Verdampfer an einer Ultrahochvakuumkammer in Betrieb genommen und kalibriert werden.

Erlernte Methoden:

• Umgang mit Ultrahochvakuum
• Molekularstrahlepitaxie
• Low-Energy Electron Diffraction (LEED)
• Rastertunnelmikroskopie (STM)

In diesem Projekt sollen temperaturabhängige Phasenübergänge an molekularen Filmen untersucht werden. Bei tiefen Temperaturen können durch Einfrieren der Bewegungsfreiheitsgrade neue Ordnungen von adsorbierten Molekülen an metallischen und halbleitenden Oberflächen entstehen. Diese Ordnungen können mit Hilfe der Streuung von niederenergetischen Elektronen bei unterschiedlichen Probentemperaturen sichtbar gemacht werden.

Erlernte Methoden:

• Handhabung von Ultrahochvakuum
• Kühlung mit flüssigem Helium und Stickstoff
• Low-Energy Electron Diffraction (LEED)
• Molekularstrahlepitaxie

In diesem Projekt sollen neuartige Dirac- und Weyl-Halbmetalle mittels Infrarotspektroskopie und Ramanspektroskopie charakterisiert werden. Diese Materialien weisen charakteristische Signaturen in der optischen Leitfähigkeit auf, die mit Hilfe von Reflexionsmessungen ermittelt werden kann. Für die Durchführung der Reflexionsmessungen ist eine Präparation der Probenoberfläche durch Polieren notwendig.

Erlernte Methoden:

• Präparation der Probenoberfläche durch Polieren mit Diamantfolien
• Infrarotspektroskopie
• Ramanspektroskopie

Neuartige Quantenmaterialien können beim Abkühlen eine magnetische Ordnung oder Ladungsordnung aufweisen. In diesem Projekt sollen diese temperaturinduzierten Phasenübergängen mit Hilfe der Infrarotspektroskopie charakterisiert werden. Durch Reflexionsmessungen über einen breiten Frequenzbereich kann die optische Leitfähigkeit ermittelt werden, die wichtige Informationen über die Gitterdynamik und elektronischen Anregungen enthält. Aus der optischen Leitfähigkeit können wichtige Rückschlüsse auf temperaturabhängige Phasenübergänge gezogen werden.

Erlernte Methoden:

• Infrarotspektroskopie
• Handhabung von Hochvakuum
• Kühlung mit flüssigem Helium

In diesem Projekt soll Licht im extremen UV-Bereich bis zu 100eV erzeugt werden. Dazu wird in einem kleinen Volumen eines Edelgases die Frequenz der ultrakurzen Laserpulse durch nichtlineare Prozesse um ein vielfaches erhöht. Im Rahmen dieses Projektes soll der Erzeugungsprozess der EUV-Strahlung in einem neuartigen Aufbau für unterschiedliche Edelgase erforscht und optimiert werden.

Erlernte Methoden:

• Handhabung von fs-Lasersystemen
• High-Harmonic Generation
• Handhabung von Vakuum
• Handhabung von Optiken
• Planung mit CAD-Tools

Im Rahmen dieses Projekts soll eine neue Methode zur Analyse von Photoemissionsdaten für 3D Moleküle entwickelt und angewendet werden. Durch diese Analyse können beispielsweise strukturelle Verzerrungen der Moleküle oder Ladungstransferprozesse zwischen den molekularen Schichten und metallischen Substraten aufgedeckt werden. 

Erlernte Methoden:

• Photoemissionselektronenspektroskopie
• Impulsmikroskopie
• Orbital Tomography
• Python

In diesem Projekt soll ein aktiv stabilisiertes Mach-Zehnder Interferometer mit einer Schrittgenauigkeit auf der Nanometer-Skala aufgebaut werden umZeitverschiebungen zwischen Laserpulsen im zweistelligen Attosekunden Bereich zu erreichen. In Kombination mit weiteren Pump-Probe Techniken sollen mit dem Interferometer kohärente Prozesse bei der optischen Anregung von Festkörpern und deren Oberflächen sichtbar gemacht werden. Zusätzlich soll eine Frequenzverdopplungseinheit gebaut werden mit deren Hilfe die Pulsbreite der verwendeten Laserpulse vermessen werden kann.

Erlernte Methoden:

• Handhabung von fs-Lasersystemen
• PID-Regelungstechnik
• Python
• Frequenzverdopplung (Second harmonic generation)
• Autokorrelationsmessungen

Magneto-Optische Verfahren haben sich in den letzten Jahren zu einem Standardwerkzeug zur Charakterisierung magnetischer Materialien entwickelt. In diesem Projekt soll diese Methode genutzt werden, um die magnetischen Eigenschaften und temperaturabhängigen Phasenübergänge neuartiger Materialien wie ultradrünner van-der-Waals-Magnete oder Altermagnete zu bestimmen. Zu diesem Zweck soll ein neuartiger Versuchsaufbau realisiert und erste Untersuchungen durchgeführt werden.

Erlernte Methoden:

• Magneto-optische Messverfahren
• Umgang mit Laserquellen und Laseroptiken
• Kryo- und Vakuumtechnologien

Im Rahmen dieses Projektes soll die herrkömmliche Methode der Oberflächenpräparation durch Spaltung von van-der Waals gebundenen Kristalllagen weiterentwickelt werden. Bei der Spaltung werden die oberen Atomlagen des Kristalls durch Anwenden einer mechanischen Kraft, die die Bindungskräfte der Lagen übersteigt, entfernt, sodass eine saubere Oberfläche zurückbleibt. Um Proben mit stärkeren Bindungskräften zu spalten sollen vor dem Spalten mit Hilfe einer Hochpräzisionssäge Sollbruchstellen an der Oberfläche erzeugt werden. Zusätzlich muss eine Probenhalterung entwickelt werden, um die Proben nach dem Sägen zum Spalten direkt in die Ultrahochvakuumanlage einzubringen. Die Qualität der erzeugten Oberflächen wird im Anschluss mit gängigen Oberflächen Analytik Methoden untersucht.

Erlernte Methoden:

• Mikroskopie
• Probenpräparation
• Ultrahochvakuum
• Oberflächen Analytik (LEED, SEM, STM)

Neuartige Quantenmaterialien zeigen oft exotische Phasen, wenn sie hohem äußeren Druck ausgesetzt werden. In diesem Projekt sollen hohe äußere Drücke mit Hilfe von Diamantstempel-Druckzellen erzeugt werden. Die druckinduzierten Phasen im Material sollen mit Infrarotspektroskopie untersucht werden, die Einblicke in die Gitterdynamik und elektronischen Anregungen von Materialien ermöglicht.

Erlernte Methoden:

• Diamantstempel-Druckzellen
• Infrarotspektroskopie

Durch uniaxialen Druck lässt sich die Kristallsymmetrie von Materialien brechen, was zu starken Änderungen in deren optischen Eigenschaften führen kann. In diesem Projekt sollen die optischen Eigenschaften neuartiger Materialien unter uniaxialem Druck untersucht werden. Von besonderem Interesse sind hierbei die gitterdynamischen Eigenschaften und optischen Anregungen, die unter uniaxialem Druck anomales Verhalten zeigen können.

Erlernte Methoden:

• Handling von uniaxialen Druckzellen
• Reflexionsmessungen über einen breiten Frequenzbereich
• Ramanstreuung