Implementation and quantification of scanning transmission EBIC experiments for measuring nanometer diffusion lengths in manganite-titanite p-n heterojunctions

von Patrick Peretzki
Dissertation
Datum der mündl. Prüfung:2018-12-19
Erschienen:2019-01-08
Betreuer:Prof. Dr. Michael Seibt
Gutachter:Prof. Dr. Michael Seibt
Gutachter:Prof. Dr. Christian Jooß
Zum Verlinken/Zitieren: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7223

 

 

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Description:Dissertation Patrick Peretzki

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Zusammenfassung

Englisch

The scanning transmission electron beam induced current (STEBIC) approach to measure charge carrier diffusion lengths in the nanometer range in 3rd generation photovoltaics devices is presented, evaluated and applied to the manganite-titanite p-n heterojunction PCMO-STNO. Quantitative measurement and evaluation of the room temperature diffusion length of PCMO and STNO are enabled by varying electron beam acceleration voltage and sample thickness, using scanning electron microscopy (SEM) as well as transmission electron microscopy (TEM) instrumentation. Low temperature experiments confirm an expected increased PCMO diffusion length. Finally, two promising simulation methods for STEBIC data as well as first studies of the PCMO-STNO heterojunction electric potential by off-axis electron holography are presented and discussed.
Keywords: Electron microscopy; EBIC; Photovoltaics; Nanoscience; Diffusion length; Manganite

Deutsch

Die Methode der elektronenstrahl-induzierten Strommessung im Raster-Transmissions-Modus (STEBIC) zur Messung von Ladungsträger-Diffusionslängen im Nanometerbereich, welche in der Photovoltaik der 3. Generation vorkommen, wird vorgestellt, bewertet und auf die Manganat-Titanat-pn-Heterostruktur PCMO-STNO angewendet. Variation der Elektronenstrahl-Beschleunigungsspannung und Probendicke ermöglicht die quantitative Messung und Bewertung der Diffusionslänge von PCMO und STNO bei Raumtemperatur, wobei sowohl Raster- (SEM) als auch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zum Einsatz kommen. Experimente bei tiefen Temperaturen bestätigen die erwartete erhöhte Diffusionslänge von PCMO. Abschließend werden zwei vielversprechende Simulationsmethoden für STEBIC-Daten sowie erste Messungen des elektrischen Potentials der PCMO-STNO-Heterostruktur durch Elektronenholografie vorgestellt und diskutiert.
 
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