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Auch hier bedienen wir uns nass-chemi-
scher Syntheserouten, bei denen unter
Verwendung von Bismuth-Nanokatalysa-
toren Drähte mit Längen von mehreren
Mikrometern erreicht werden, wobei deren
Dicke weniger als 10 nm betragen kann.
Derartige Strukturen zeichnen sich dadurch
aus, dass sie aufgrund ihres geringen
Durchmessers Änderungen der elektrischen
und optischen Eigenschaften zeigen, die
denen der Nanokristalle durchaus ähnlich
sind. Zusätzlich weisen sie aber makrosko-
pische Längen auf und sind daher elektrisch
kontaktierbar, was besonders für elektro-
optische Bauteile von großer Bedeutung
sein kann.
Wiederum ist die direkte Korrelation der
optischen Eigenschaften mit den Struk-
turmerkmalen von großer Bedeutung. In
Abbildung 3 sind Ergebnisse verschiede-
ner Mikroskopietechniken vergleichend
dargestellt. Während ähnlich wie bei
Halbleiternanokristallen die Fluoreszenz
einzelner Nanodrähte direkt mit der Dicke
und Kristallstruktur aus TEM-Messungen
verglichen werden kann, ist es zusätzlich
auf Grund der makroskopischen Länge der
Nanodrähte möglich, zum Beispiel die La-
dungsverteilung unter lokaler Beleuchtung
mit Rastersondenmethoden zu untersu-
chen.
Um Nanodrähte direkt auf elektrisch leit-
fähigen Substraten zu erzeugen, bedienen
wir uns verschiedener elektrochemischer
Methoden.
Wie schematisch und anhand von AFM-
Aufnahmen in Abbildung 4 gezeigt, lassen
sich Bi-Katalysatorteilchen durch geschick-
te Wahl der elektrochemischen Parameter
in unterschiedlicher Größe und Belegungs-
dichte abscheiden. Anschließend werden
die mit Katalysatorteilchen belegten
Substrate der Reaktionslösung mit Cadmi-
um- und Selen-Edukten ausgesetzt. Diese
Präkursoren lösen sich zunächst in den
Bi-Teilchen, bevor sie nach Übersättigung
als CdSe-Nanodraht aus diesen heraus-
wachsen. Es lassen sich so funktionale
Flächenarrays herstellen, deren Potential
für elektro-optische Anwendungen in Sen-
soren oder Solarzellen derzeit untersucht
werden.
Hybridstrukturen aus
Kohlenstoff- und Metallnanostrukturen
Schließlich werden elektrochemische
Methoden auch genutzt, um funktionelle
Hybridstrukturen auf der Basis sogenann-
ter Kohlenstoffnanosheets herzustellen.
Die in Abbildung 5 gezeigten blattartigen
Strukturen bestehen aus nur wenigen
Lagen Graphen und wurden mithilfe der
plasmaunterstützten chemischen Gas-
phasenabscheidung (PECVD) direkt auf
leitfähigen Substraten erzeugt. Das im
rechten Bereich gezeigte Ramanspektrum
gibt Auskunft über mögliche Defektstruk-
turen und die Dicke der Graphenschichten.
Zusätzlich können über elektrochemische
Abscheidung Palladium-Nanopartikel
direkt auf den Kohlenstoffnanosheets
erzeugt werden. Das Potential solcher Hyb-
ridstrukturen aus Kohlenstoffnanowänden
und Palladiumpartikeln für die mögliche
Anwendung als Elektrode in Brennstoff-
zellen stellt einen weiteren Bereich der
Forschungsaktivitäten dar.
Optische Mikroröllchenresonatoren
In einem weiteren Projekt werden nass-
chemisch synthetisierte Halbleiternano-
kristalle mit optischen Mikroresonatoren
verkoppelt. Bei den Resonatoren handelt es
sich umMikroröllchen, die mittels lithogra-
phischer Techniken durch das Ablösen von
verspannten Halbleiterschichten von ihren
Substraten hergestellt werden. Sie weisen
typischerweise Durchmesser im Bereich
weniger Mikrometer und Wanddicken von
nur 50 bis 200 nm auf. Die Röllchenwand
dient als Wellenleiter (siehe Abbildung 6a),
so dass sich durch konstruktive Interferenz
von azimutal geführtem Licht optische
Resonatormoden ausbilden können.
Abbildung 6b zeigt eine Lichtmikroskop-
aufnahme eines Mikroröllchens. Die Fluo-
reszenzemission der in das Mikroröllchen
eingefüllten CdSe-Nanokristalllösung ist in
Abb. 6c gezeigt. Nanokristalle in unmittel-
barer Nähe der Röllchenwand können an
die optischen Moden koppeln. Im Fluores-
zenzspektrum (Abb. 6d) drückt sich dies in
der regelmäßigen Sequenz von resonanten
Peaks aus, die das Emissionsspektrum des
Nanokristallensembles überlagern.
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Abbildung 4: Direkte Synthese von Halbleiternanodrähten durch elektrochemische Abschei-
dung von Katalysatorteilchen und anschließende Synthese in Lösung.
Abbildung 5: a) SEM Bild von Kohlenstoff-
nanowänden, die elektrochemisch mit
Palladium Nanopartikeln belegt wurden. b)
Ramanspektrum, aus dem die Qualität der
Graphenwände abgeleitet werden kann
