08 Fakultät Mathematik und Physik
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Item Open Access Epitaxy and scanning tunneling microscopy image contrast of copper-phthalocyanine on graphite and MoS2(1994) Ludwig, Christoph; Strohmaier, Rainer; Petersen, Jörg; Gompf, Bruno; Eisenmenger, WolfgangMonolayers of copper–phthalocyanine (Cu–Pc) on highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and MoS2 prepared by organic molecular beam epitaxy have been investigated by scanning tunneling microscopy. On both substrates there exist well defined preparation conditions leading to ordered two-dimensional arrays of flat lying molecules. On HOPG they form a close-packed structure with a nearly quadratic unit cell, whereas on MoS2 we found two phases, one close-packed and one rowlike phase. This rowlike phase can be explained by a long range interaction due to an adsorbate induced superstructure of the substrate, which also can be seen in the scanning tunneling microscopy images. In images with submolecular resolution, the molecules appear different on the two substrates. On MoS2 they look like a four-leaved clover, on graphite they show a more detailed inner structure.Item Open Access Dynamics of poling PVDF between 25°C and 120°C(1991) Eberle, Gernot; Eisenmenger, WolfgangPVDF films with high β-content are poled in an electric field of 60 MV/m at temperatures between 25°C and 120°C. At 25°C the alignment of dipoles takes place in a central poling zone during several hours of poling. When the temperature is increased to 120°C the poling time necessary to align the dipoles in this narrow zone is reduced to several seconds. In addition, at temperatures higher than 90°C and increased poling times the central poling zone first increases but later decreases in its dielectric displacement. Simultaneously in a 10 μm regime adjoining the positive electrode a secondary displacement zone starts to grow. The strong reduction of this peak under short circuit conditions indicates hetero-charge accumulation in front of an anode.Item Open Access TRSS: a new version of program TRS for a different geometry(1992) Schmitz, Joachim; Trebin, Hans-Rainer; Rössler, UlrichQuantum resonances in the bands of semiconductors under uniaxial stress provide very detailed information on the band parameters. However, the analysis of experimental data is difficult. Computer programs based on an adequate theoretical model make this task easier. Program TRSS calculates energy eigenvalues, wave functions and oscillator strengths for direct inter- and intraband dipole transitions. The magnetic field is applied parallel to the [001] crystal axis while the uniaxial stress is directed perpendicular [100] to it.Item Open Access Liquid-crystalline blue phase III and structures of broken icosahedral symmetry(1993) Longa, Lech; Fink, Werner; Trebin, Hans-RainerThe structure of the liquid-crystalline blue phase III (BPIII) is still unknown and remains one of the mysteries of liquid-crystal physics. We take all icosahedral space-group symmetries of the reciprocal space for BPIII and study their thermodynamic stability within the frame of an extended de Gennes–Ginzburg–Landau free-energy expansion. The stability of the icosahedral structures is compared with that of the cholesteric phase and of the cubic blue phases. Strikingly, even though the extended model contains three extra parameters, we could not detect a region of parameter space where icosahedral structures are absolutely stable just below the isotropic phase.Item Open Access Makroskopische Quasikristalle(1990) Kramer, Peter; Trebin, Hans-RainerFünf Jahre ist es her, daß Dan Shechtman (Technion, Haifa) an der Metallegierung Al86Mn14 ein scharfes Elektronenbeugungsmuster mit Ikosaedersymmetrie fand. Weitreichende Ordnung, dokumentiert durch Bragg-Reflexe, und nicht-kristallographische Ikosaedersymmetrie mit fünfzähligen Achsen haben die Strukturphysiker in den Jahren seither veranlaßt, eine Fülle von Modellen für atomare Anordnungen zu entwickeln, die zwischen den periodischen klassischen Kristallen mit Fernordnung und den nur nahgeordneten amorphen Strukturen liegen. Erste Modellvorstellungen von Quasikristallen entnahm man den Penrose-Mustern. Sie bilden in zwei Raumdimensionen eine lückenlose Überdeckung der Ebene mit zwei Arten von Zellen in der Form einer spitzen und einer stumpfen Raute.Item Open Access Theory of liquid crystalline phases in biaxial systems(1992) Longa, Lech; Trebin, Hans-RainerGeneral properties of SO(3) - symmetric free- energy expansion for biaxial systems are studied. In particular, all invariants in powers of a traceless and symmetric quadrupole tensor order parameter and a vector order parameter are identified and their relation to possible local structures are found. A new class of polar, chiral biaxial phases are predicted.Item Open Access Spontaneous polarization in chiral biaxial liquid crystals(1990) Longa, Lech; Trebin, Hans-RainerA phenomenological theory of polar structures in chiral biaxial liquid crystals is constructed exploiting the properties of a symmetric and traceless tensor order parameter field Q αβ(r) and of a polar field Pα(r). Full advantage is taken of the symmetry of the order parameters by systematic use of the method of integrity bases, which allows us to establish an expansion of the most general SO(3)-invariant free-energy density to arbitrary powers in the components Qαβ and Pα. A coordinate-independent parametrization of the invariants is introduced that yields a classification of local polar structures and some predictions about possible topologies of phase diagrams without the necessity of performing numerical calculations. As one prominent result, the theory predicts a polar, chiral biaxial state that exists due to a piezoelectric coupling of a chiral biaxial tensor field and the polarization field and which disappears if tensor is uniaxial. We then provide a general theory of flexopolarization in biaxial systems. A general biaxial system is described by 12 fundamental flexopolarization modes. Special cases, obtained by imposing symmetry restrictions to the tensor field Q, reduce the number of modes. Finally, the theory is applied to chiral phases. Simple polar chiral structures including cholesteric and smectic-C* liquid crystals are analyzed. In particular, it is shown that if the smectic-C* phase is stabilized due to the piezoelectric coupling between Q, P, and a density wave, then it must be described as a biaxial uniform spiral with at least two nonvanishing commensurate harmonics. The minimization of the quadratic part of the Landau–de Gennes energy supplemented by (flexo)polarization terms may give rise to incommensurate two- or three-dimensional polar structures that can be stabilized by cubic terms.Item Open Access Die atomare Dynamik dekagonaler Quasikristalle(1999) Bunz, DietmarDie Struktur von Quasikristallen erlaubt phasonische Flips, das heißt Atome können auf alternative Positionen springen, ohne daß die Gesamtstruktur verändert wird. Schwerpunkt der Arbeit ist das Auffinden dieser phasonischen Flips in AlCuCo mit Hilfe molekulardynamischer Simulationen. Zum Aufspüren dieser Flips wurde in ein vorhandenes Molekulardynamikprogramm ein Flip-Detektor implementiert. Zur genaueren Untersuchung der gesamten Atombewegungen wurde eine Methode zur interaktiven Darstellung des gesamten zeitlichen Verlaufs einer Simulation entwickelt. Neben den erwarteten korrelierten Sprüngen in den dekagonalen Schichten sind weitere korrelierte Bewegungen im Quasikristall sichtbar.Item Open Access Zeemanspektroskopie an tiefen Zentren in GaP und SiC(1998) Baars, EnnoIn der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse optischer Zeeman- und Piezospektroskopie an tiefen Störstellen in Galliumphosphid und Siliciumcarbid vorgestellt. Galliumphosphid ist seit etwa 30 Jahren das gängige Material für die Herstellung von Licht-Emittierenden Dioden (LEDs). Dementsprechend intensiv wurden die Übergangsmetalle im GaP studiert, die zu den häufigsten Verunreinigungen zählen und oft schon beim Probenwachstum in das Material gelangen. Sie bilden tief in der Bandlücke liegende Zentren aus, die als Kanäle für schnelle nichtstrahlende Rekombination, sogenannte Lumineszenzkiller wirken können oder aber Haftstellen für Elektronen bilden und so die Ladungsträgerkonzentration herabsetzen. Diese Eigenschaft wird bei anderen III-V-Halbleitern (GaAs:Cr, InP:Fe) auch zur Herstellung semiisolierender Substrate gezielt eingesetzt. Die hier vorgestellten Untersuchungen befassen sich mit Chrom-Zentren im Galliumphoshid. Während Chrom in Galliumarsenid intensiv studiert wurde und seine Eigenschaften weitgehend geklärt sind, zählt es im Galliumphosphid zu den am wenigsten verstandenen Systemen. Insbesondere wurde kürzlich in hochaufgelösten Absorptionsspektren von GaP:Cr2+ eine weitere Linie entdeckt, die nicht mit dem bisherigen Modell erklärbar ist. Es wurde daher die Vermutung geäußert, sie könne zu einem anderen Chrom-Zentrum gehören. In der vorliegenden Arbeit wird anhand von piezospektroskopischen Messungen diese These widerlegt. Aufbauend auf Zeemanmessungen am gleichen System wird eine Erweiterung des Modells diskutiert, mit der sich die spektroskopischen Daten beschreiben lassen. Noch weniger ist über das im weiteren untersuchte Chrom-Schwefel-Zentrum bekannt, das in kodotierten Proben gefunden wurde. Die gemessene Druckantwort hat trigonalen Charakter, der auf ein Chrom-Schwefel-Paarzentrum schließen läßt, bei dem sich die beteiligten Atome auf benachbarten Gitterplätzen befinden. Zeemanmessungen zeigen, daß die Ankopplung von tetragonalen Phononen durch die trigonale Achse nicht vollständig unterdrückt wird. Es werden zwei mögliche Ansätze zur Beschreibung dieser Wechselwirkung diskutiert. Obwohl Siliciumcarbid als Material für die Herstellung der blauen LED zunehmend von Galliumnitrid verdrängt wird, ist es aufgrund seiner exzellenten thermischen Stabilität immer noch ein wichtiges Material für Hochleistungs- und Hochtemperaturbauelemente. Darüberhinaus dient es wegen seiner geringen Gitterfehlanpassung zum Galliumnitrid als Substratmaterial bei der Herstellung epitaktischer GaN-Schichten. Die von den Übergangsmetallen Titan, Vanadium und Chrom im Siliciumcarbid gebildeten tiefen Störstellen sind von besonderer Bedeutung, da diese drei Elemente neben Bor und Stickstoff als häufigste Verunreinigungen in diesem Material vorkommen. Zu Chrom-Zentren in SiC gibt es jedoch bisher nur wenige Untersuchungen. In dieser Arbeit werden Photolumineszenzmessungen am System 4H-SiC:Cr4+ vorgestellt. Zur Interpretation der Zeeman-Messungen wird ein neues Modell diskutiert, das einen Spin-Flip-Übergang zwischen angeregtem Zustand und Grundzustand annimmt. Es wird eine Anregungsserie vorgestellt, die eine Sättigung des Übergangs als Ursache für das schwache Strahlen des Zentrums nahelegt.Item Open Access Resonant Raman scattering from superconducting gap excitations in single crystals of (BEDT-TTF)2I3(1993) Graja, Andrzej; Pokhodnia, Konstantin I.; Weger, Meir; Schweitzer, DieterA study of low-energetic resonant Raman scattering of αt- and βH-(BEDT-TTF)2I3 superconductor was performed. The softening and weakening of the low frequency optical phonons at about 30 cm-1 in the superconducting state of both αt- and βH-phases were observed below Tc.