| dc.date.accessioned | 2024-02-21T14:26:26Z | |
| dc.date.available | 2024-02-21T14:26:26Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202402139578 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/15477 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject.ddc | 530 | |
| dc.subject.ddc | 500 | |
| dc.title | Immobilization of Neodymium Complexes on Semiconductor Surfaces and Processing of GaAs-based Photonic Crystals | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Lanthanide ion luminescence exhibits characteristic narrow emission bands ranging from VIS to NIR along with relatively long emission lifetimes which makes them attractive for applications in lighting, sensing, and display technologies. The focus of this dissertation lies on the optical characterization of newly synthesized neodymium complexes bearing phosphonate ester ligands and the fabrication of photonic crystal (PhC) cavities. Micro-photoluminescence (PL) spectroscopy is used to investigate the NIR emission bands of trivalent neodymium ions at both room and liquid helium temperatures. The emission lines of the emission band at around 890nm are labeled with the help of temperature-dependent PL measurments. PL measurements of equimolar solutions reveal information about the emission strength of the complexes with different ligand types. For light enhancement, molecules are immobilized on PhCs. The fabrication and optimization of PhCs using electron beam lithography (EBL), inductively coupled plasma reactive ion etching and selective wet etching techniques is discussed. For molecule immobilization on the PhCs several approaches are developed. In addition to drop-casting complex solutions on PhC samples, a molecule-mixed electron beam resist is investigated as an EBL-supported method. A third technique involves locating molecules on the PhC via EBL and covering them with protective SiO2.
This thesis is organized as follows: Chapter 1 gives a brief introduction highlighting the motivation of the current research. The second chapter contains a comprehensive fundamental insight into the research topics on which this thesis is based. In Chapter 3 the experimental methods, the required equipment and their working principle are introduced. In the following three chapters, the main results are presented including complex synthesis, the optical characterization of neodymium complexes, PhC processing and the immobilization of the molecules on the PhCs. Finally, Chapter 7 summarizes the work. | eng |
| dcterms.abstract | Die Lumineszenz von Lanthanoid-Ionen weist charakteristische schmale Emissionsbanden auf, die vom VIS bis zum NIR reichen, und hat eine relativ lange Emissionslebensdauer, was sie für Anwendungen in der Beleuchtungs-, Sensor- und Displaytechnologie attraktiv macht. Der Schwerpunkt dieser Dissertation liegt auf der optischen Charakterisierung neu synthetisierter Neodymkomplexe mit Phosphonatester-Liganden und der Herstellung von photonischen Kristallkavitäten (PhC). Die NIR-Emissionsbanden von Neodym(III)-Ionen sowohl bei Raumtemperatur als auch bei der Temperatur von flüssigem Helium werden mit Hilfe der Mikro-Photolumineszenz (PL)-Spektroskopie untersucht. Die Benennung der Emissionslinien der Emissionsbande, die bei ca. 890nm liegt, erfolgt mit Hilfe von temperaturabhängigen PL-Messungen. PL-Messungen an äquimolaren Lösungen geben Aufschluss über die Emissionsstärke der Komplexe mit verschiedenen Ligandentypen. Zur Emissionsverstärkung werden Moleküle auf PhCs immobilisiert. Die Herstellung und Optimierung von PhCs mittels Elektronenstrahllithographie (EBL), reaktivem Ionenätzen mit induktiv gekoppeltem Plasma und selektivem Nassätzen wird diskutiert. Für die Immobilisierung von Molekülen auf den PhCs werden verschiedene Ansätze entwickelt. Neben dem Drop-Casting vom Moleküllösungen auf PhC-Proben wird ein Elektronenstrahlresist gemischt mit Molekülen als EBL-gestützte Methode untersucht. Ein drittes Verfahren besteht darin, Moleküle mittels EBL auf dem PhC zu platzieren und sie mit einer SiO2-Schutzschicht zu bedecken.
Die vorliegende Arbeit ist wie folgt gegliedert: Kapitel 1 gibt eine kurze Einführung, in der die Motivation für die aktuelle Forschung hervorgehoben wird. Das zweite Kapitel enthält einen umfassenden grundlegenden Einblick in die Forschungsthemen, die dieser Arbeit zugrunde liegen. In Kapitel 3 werden die Versuchsmethoden, die benötigten Geräte und deren Arbeitsweise vorgestellt. In den folgenden drei Kapiteln werden die wichtigsten Ergebnisse vorgestellt, darunter die Komplexsynthese, die optische Charakterisierung der Neodymkomplexe, die PhC-Herstellung und die Immobilisierung der Moleküle auf den PhCs. Kapitel 7 schließlich fasst die Arbeit zusammen. | ger |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Gerstel, Miriam Mathilde | |
| dcterms.dateAccepted | 2024-01-26 | |
| dcterms.extent | x, 116 Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Physik | |
| dc.contributor.referee | Benyoucef, Mohamed (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Pietschnig, Rudolf (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Lanthanoidverbindungen | ger |
| dc.subject.swd | Lumineszenz | ger |
| dc.subject.swd | Neodym | ger |
| dc.subject.swd | Halbleiteroberfläche | ger |
| dc.subject.swd | Photonischer Kristall | ger |
| dc.subject.swd | Galliumarsenid | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true | |
