ISBN 9783843923231

978-3-8439-2323-1, Reihe Physikalische Chemie

Alexander Littig
Nasschemische Herstellung von CdSe-Nanodrähten auf Elektroden und deren optoelektronische Charakterisierung

134 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der kostengünstigen und unkomplizierten Herstellung von CdSe-Nanodraht-Fotodetektoren. Die Nanodrähte werden nasschemisch mit der sogenannten "Solution-Liquid-Solid" (SLS)-Methode hergestellt werden. Bei dieser Methode werden mit Hilfe katalytisch aktiver Bismut-Nanopartikel Nanodrähte hergestellt.

Der Fotodetektor besteht dabei aus einem ineinandergreifenden Fingerelektrodenpaar und den dazwischen liegenden CdSe Nanodrähten. Im ersten Teil dieser Arbeit wird eine Variante der SLS-Methode vorgestellt, bei welcher die Bismut-Nanopartikel direkt auf der Elektrode platziert werden und nicht frei in Lösung sind wie bei der klassischen SLS-Methode. Dieser Schritt erlaubt es, die CdSe Nanodrähte direkt auf der Elektrode zu synthetisieren. Die Nanodrähte wachsen von der Elektrode und überbrücken dabei den Elektrodenzwischenraum, sodass direkt nach der Synthese die Elektrode mit den Nanodrähten als Fotodetektor eingesetzt werden kann.

Im Vergleich zur klassischen SLS-Methode, bei der die Nanodrähte frei in Lösung sind, entfallen daher im Anschluss sämtliche Aufarbeitungs- und Präparationsschritte, wie das Reinigen, Anordnen oder Kontaktieren der Nanodrähte.

Um den Bismutkatalysator auf der Elektrode direkt zu platzieren, werden die Methoden des thermischen Aufdampfens und der elektrochemischen Abscheidung genutzt. In beiden Fällen konnten nach der anschließenden Synthese hohe Dichten an Nanodrähten mit Längen von über 10 µm auf den Elektroden erhalten werden. Die elektrochemische Abscheidung bietet zudem den Vorteil der Kontrolle über die Dichte des abgeschiedenen Bismuts und somit über die Dichte der Nanodrähte auf der Elektrode.

Als Maß für die Leistungsfähigkeit werden die Fotosensitivität bzw. das An/Aus-Verhältnis, die Responsivität, die Quanteneffizienz, die spezifische Detektivität sowie die Anstiegs- und Abfallszeiten bestimmt. Dabei zeigt der Fotodetektor schon in seiner Erstversion sehr bemerkenswerte Leistungen. Er reagiert sehr empfindlich auf Licht über einen breiten Wellenlängenbereich von 450 bis 700 nm. Das An/Aus-Verhältnis beträgt bis zu sieben Größenordnungen, wobei die Anstiegs- und Abfallszeiten bei nur einigen Millisekunden liegen. Zusätzlich kann der Fotodetektor Lichtpulsen bis zu einer Frequenz von 1,5 MHz folgen und zeigt damit ein sehr schnelles Schaltverhalten.