Institute of Material Physics
Working group Prof. Dr. Hartmut Bracht – Structure-property relation of functional materials
Die Erforschung der Struktur-Eigenschaftsbeziehung von funktionalen Materialien bildet den Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten in der Arbeitsgruppe. Die Abbildung zeigt z. B. einen Germaniumnanokristall, der in einer Siliziumdioxidschicht eingebettet ist. Durch Anlegen einer äußeren Spannung kann dieser Nanokristall elektrisch geladen werden. Das Oxid zwischen Silizium und dem Nanokristall dient dabei als Tunneloxid. Die Speicherung von Ladung ist für die Entwicklung skalierbarer nichtflüchtiger Speicherbauelemente von grundlegender Bedeutung.
Ein weiteres Themenfeld der Arbeitsgruppe behandelt die Diffusion und Reaktion von Dotieratomen mit atomaren Eigendefekten in Halbleitern. Unsere Untersuchungen liefern Information über die Natur und die Ladungszustände der atomaren Defekte. Dieses Verständnis hilft geeignete Strategien für eine kontrollierte Dotierung zu finden, die für die Entwicklung zukünftiger Halbleiterbauelemente wichtig sind.
Weitere Forschungsaktivitäten behandeln die bislang im Detail unverstandenen Vorgänge des atomaren Mischens in Materialien, das durch Beschuss mit hochenergetischen Ionen (Implantation) und durch Rekristallisationsprozesse hervorgerufen wird. Für die Untersuchung dieser Prozesse werden modernste Methoden zur Tiefenprofilanalyse wie die Sekundärionen-Massenspektrometrie und die tomographische Atomsonde verwendet.
Weitere Arbeiten behandeln für eine moderne Volkswirtschaft bedeutende Themen wie den Korrosionsschutz von Stahl und neue Materialien für eine effiziente Energieumwandlung mit Hilfe thermoelektrischer Generatoren. Gegenstand dieser Arbeiten bilden Fragestellungen zum Einfluss von chemischen Aktivatoren auf die Zinkdiffusionsbeschichtung von Stahl und neue Strategien zur Reduzierung der thermischen Leitfähigkeit von Halbleitern ohne die elektrischen Eigenschaften zu beeinflussen. Letzteres kann z. B. durch massenmodulierte Halbleiterschichtstrukturen realisiert werden. Solche isotopenmodulierte Halbleiterstrukturen bilden eine neue Klasse von Metamaterialien, die für thermoelektrische Anwendungen sehr interessant sind.
Meine Mitarbeiter und ich (bracht@uni-muenster.de) informieren Sie gerne auch in einem persönlichen Gespräch über aktuelle Bachelor- und Masterarbeiten.
Working group Prof. Dr. Martin Salinga – Dynamics of amorphous semiconductors
In our research team we investigate the dynamics of resistively switching materials and their application in novel electronics.
These materials can strongly change their electrical properties by rearranging their atomic configuration, while maintaining their chemical composition.
How are electrical properties related to the atomic configuration? How fast can a state be altered? Which states are especially stable? What does actually happen on a microscopic level upon switching those materials?
This is a selection of the fundamental questions we tackle with our research.
- Studying condensed matter far from equilibrium: To try answer these questions, we characterize the dynamics of our nanostructured samples over orders of magnitude in time both with electrical and ultrafast optical measurements.
- Ab-Initio Simulations: These measurements are complemented with ab-initio simulations based on density functional theory, which offer access to quantities that are not or not easily accessible with experiments. In close connection to our experimental work, we aim at a deeper understanding of the mechanism of electronic transport in the amorphous phase of phase-change materials at the nano-scale, which is essential to understand the behaviour of nanoscopic memory elements.
- Utilizing Phase Change Materials in Novel Processors: These elements can be realized by exploiting the contrast in electrical and optical properties between the crystalline and amorphous states of phase change materials. These devices can be used in novel processors, which are inspired by computing paradigms of our brain.
- Sample fabrication: customized materials and devices: Optimal performance in a specific application, however, can only be reached when tailored materials with optimized properties are used. This is why part of our efforts are focused in the development of materials itself, and the nanostructured systems where these applications can be tested.
If you want to know more about our research, there is further information in our website, but don’t hesitate to come meet us in person at the Institute of Materials Physics (IG1 Building, 6th Floor). We will be happy to give you a tour, and discuss further how you can join the team.
To find the right topic for you, please contact Prof. Martin Salinga (martin.salinga@uni-muenster.de), there are Bachelor and Master theses options available as well as Mini-research projects to choose from.
Working group Prof. Dr. Gerhard Wilde – Nanostructured materials & materials with disordered structures
Wir arbeiten im Bereich Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Materialphysik mit einem ausgeprägten Fokus auf nanostrukturierten Materialien und Materialien mit ungeordneten Strukturen.
Unsere Themen sind durchgängig im Bereich der materialphysikalischen Grundlagenforschung angesiedelt und adressieren die Zusammenhänge zwischen der atomaren Struktur und insbesondere den Abweichungen von der kristallinen Ordnung und den resultierenden makroskopischen Materialeigenschaften. Dazu nutzen wir verschiedene Charakterisierungsverfahren wie beispielsweise hochauflösende Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, Diffusionsuntersuchungen, thermische Analyse und Kalorimetrie, Magnetometrie, Rasterkraft-Mikroskopie oder verschiedene Verfahren zur Messung mechanischer Eigenschaften. Dabei sind zurzeit folgende Themengebiete im Fokus unserer Forschung:
- Oberflächen-Nanostrukturierung
- Korngrenzendiffusion
- Nanoplastiztät
- Größenabhängige Thermodynamik
- Metallische Gläser
- Hoch-Entropie-Legierungen
Kurzbeschreibungen zu diesen Themengebieten
Generell besteht jede Bachelorarbeit (genauso wie natürlich jede Master- und Doktorarbeit) aus einer eigenen Aufgabenstellung welche sich an dem heutigen Stand der Forschung orientiert und wissenschaftliches Neuland darstellt. Aufgrund der zeitlichen Beschränkung bei Bachelorarbeiten ist eine enge Betreuung und die Wahl überschaubarer Themenbereiche naturgemäß notwendig. Daher werden Bachelorarbeiten im Bereich einer existierenden Doktorarbeit angelegt und von dem jeweiligen Doktoranden oder der Doktorandin intensiv mitbetreut. Neben der direkten Kommunikation werden die neuesten Ergebnisse aber auch auftauchende Probleme etc. während der im Semester wöchentlich stattfindenden Gruppenbesprechungen diskutiert. Das Ziel jeder Bachelorarbeit ist die Generierung neuer Erkenntnisse, welche im Rahmen einer Koautorenschaft in Publikationen in internationalen und referierten Fachzeitschriften einfließen sollen.
Weitere und natürlich weitaus vertiefte Informationen können Sie direkt bei mir (gwilde@uni-muenster.de) oder bei meinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erhalten. Kontaktinformationen finden Sie auf unserer Homepage. Wir freuen uns immer auf ein persönliches Gespräch mit Ihnen.