Elementarprozesse an Halbleiter/Elektrolyt-Grenzflächen am Beispiel der Farbstoff-Injektionszelle: UHV-Methoden nach Emersion und in Modellexperimenten im systematischen Vergleich

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Die Elementarprozesse an Halbleiter/Elektrolyt-Grenzflächen wie Kontaktbildung und Grenzflächenreaktionen sollen mittels UHVMethoden untersucht werden. Die systematische Kombination von Emersionsexperimenten und Modellexperimenten soll eindeutige Informationen über die Struktur und Elektronenstruktur der Phasengrenze und ihren Einfluß auf die Ladungstransferschritte und Grenzflächenreaktionen liefern. Als UHV-Methoden werden vorwiegend Photoelektronenspektroskopie und Elektronenbeugung eingesetzt, die durch elektrische und optische Meßverfahren ergänzt werden. In Erweiterung der bisherigen Experimentiermöglichkeiten soll auch der Transfer von gekühlten Proben mit definierten Elektrolytschichten ('frozen electrolytes') getestet und entwickelt werden. Aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen, in denen nach Aufbau der experimentellen Infrastruktur u.a. auch unter Ausnutzung von Synchrotronstrahlung vorwiegend das Adsorptionsverhalten und Ätzprozesse von GaAs Oberflächen im Kontakt zum Elektrolyten untersucht wurden, sollen im folgenden insbesondere grundlegende Fragestellungen zu den elektronischen Eigenschaften von Halbleiter/Elektrolyt-Kontakten wie Kontaktpotentialverteilung, Elektrolyt-Zustandsdichten und Solvatationsphänomene untersucht werden. Dazu sollen chemisch stabile Halbleitersubstrate wie Oxide und Schichtgitterchalkogenide als Substate verwendet werden. Als elektronisch aktive Redoxzentren sollen Farbstoffe und Farbstofflösungen sowie Farbstoff-Solvens Koadsorptionssysteme untersucht werden. Als Zielsetzung ist die Aufklärung der elektronischen Struktur der Phasengrenze von Farbstoff-Injektionssolarzellen vorgesehen.