Abschlussarbeiten

Graphen auf Diamant (Bachelor-/Masterarbeit)

Ziel dieser Arbeit ist es zwei in vielerlei Hinsicht vielversprechende Materialien zu kombinieren: Diamant und Graphen. Um die Vorteile beider Allotrope des Kohlenstoffs zu nutzen, sollen strukturierte Graphenlagen auf Diamantoberflächen aufgebracht werden.
Es sollen verschiedene Ansätze probiert werden dieses Ziel zu erreichen. Dazu gehört das direkte Aufdampfen auf die Diamantoberfläche oder auch die Nutzung eines Katalysators. Nach der Herstellung wird die Qualität mit einem Mikro-Raman-Konfokalaufbau untersucht, um die optimalen Wachstumsparameter zu ermitteln.

Graphene on diamond (Bachelor/Master thesis)
The aim of this work is to combine two promising materials in many respects: Graphene and diamond. In order to take advantage of both allotropes of carbon the student will fabricate structured graphene layers on a diamond surface. This can be achieved by different approaches. These include a direct deposition of graphene on the diamond as well as the use of a catalyst. Afterwards, the layer quality will be verified by the measurement with a micro Raman confocal setup. The results will be used to determine the optimal parameter of the fabrication process.
R. Wunderlich

Nukleare Hyperpolarisation in Diamant (Masterarbeit)

Das Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum (NV Zentrum) stellt einen Defekt im Diamant dar, welcher durch seine herausragenden Eigenschaften in jüngster Zeit die Forschung in der Quanteninformationsverarbeitung (QIP) beflügelt hat.
Grundlage aller Anwendungen des NV-Zentrums in der QIP ist die einfache Polarisation seines elektronischen Spins in einen definierten Zustand bei Raumtemperatur mittels Licht.
Im Rahmen dieser Masterarbeit soll der Übertrag der elektronischen Spinpolarisation auf nukleare 13-C Spins genauer untersucht werden. Dazu sollen Proben mit unterschiedlichen Defektdichten mittels hochenergetischen Elektronen hergestellt und anschließend auf ihre Effektivität zur nuklearen Hyperpolarisation hin untersucht werden.


Nuclear hyperpolarization in diamond (Master thesis)
The nitrogen vacancy (NV) center in diamond is a defect with promising properties for quantum information processing, recently leading to many breakthroughs in this research field.
All applications of the NV center rely on the ease of electronic polarization by illumination at room temperature.
In this thesis, the swap of the NV polarization to nearby nuclear 13-C spin will be investigated in more detail.
To address this issue, diamond samples with different defect densities will be created by irradiation with high energetic electrons. Subsequently, the effect of different defect distances on the polarization transfer shall be studied.
J. Phys.: Condens. Matter 30, 305803:1-6 (2018).
Phys. Rev. B 96, 220407(R):1-5 (2017).
R. Wunderlich

Nukleare Hyperpolarisation in Siliziumcarbid (Masterarbeit)

Neben Stickstoff-Fehlstellen-Zentren im Diamant, stellen Fehlstellen-Zentren in Siliziumcarbid (SiC) eine Alternative als Hyperpolarisationsquellen für nukleare Spin in einem Festkörper dar.
Zielstellung dieser Arbeit ist die Modifikation von SiC, um eine ausreichend hohe Fehlstellendichte für einen Nachweis von Bulk-Polarisation mittels NMR zu erzeugen.

Nuclear hyperpolarization in silicon carbide (Master thesis)
Besides the nitrogen vacancy (NV) centers in diamond, vacancy related defects in silicon carbide (SiC) represent an alternative for a hyperpolarization source in a solid.
Objective of this thesis is the modification of SiC leading to a sufficient defect density for bulk nuclear hyperpolarization, detectable by nuclear magnetic resonance (NMR).
Phys. Rev. Lett. 114, 247603 (2015).
R. Wunderlich

Spintronik im Diamant (Masterarbeit)

Die Spintronik gilt als schnelle und energiesparenden Alternative zur heutigen Halbleiterelektronik. Dabei wird die elektrische Ladung als Zustandsgröße logischer Operationen durch Spinzustände ersetzt und findet bereits Anwendung in jeder modernen Festplatte.
In dieser Arbeit sollen erste Schritte zum Nachweis polarisierter Elektronen im Diamant unternommen werden.

Spintronics in diamond (Master thesis)
Spintronics promises a fast switching and low energy consumption compered to today's semiconductor technologies. This is based on the realization of logical states by spin states instead of the electrical charge. This approach is already applied in all modern hard disk application.In this thesis the steps towards the detection of polarized electrons in diamond shall be taken.
R. Wunderlich

Aufbau eines Fluorenzenz-/Photostrom-Messplatzes im homogenen Magnetfeld (Bachelorarbeit)

Für viele elektronische und optische Messungen physikalischer Eigenschaften stellt das Magnetfeld einen entscheidenden Parameter dar. Dabei ist nicht nur die Stärke, sondern auch die relative Ausrichtung des Magnetfelds zu einer Probe von Bedeutung.
Ziel der Arbeit ist es, einen Messplatz aufzubauen, der einfache optische und elektrische Messungen in einem homogenen Magnetfeld zwischen Null bis 100 mT und beliebiger relativer Orientierung ermöglicht.

Setup for a fluorescence-/photocurrent experiment in a homogeneous magnetic field (Bachelor thesis)
The applied magnetic field is often a crucial parameter for electronic and optical properties of a material. Not only the strength, but also the orientation of the magnetic field can affect the physical behavior.Aim of this work is the buildup of a setup for simple optical and electric measurements in a homogeneous magnetic field between zero and 100 mT in arbitrary orientation.
R. Wunderlich

Erweiterung eines bestehenden Fluorenzenz-Messplatzes zur magnetfeldabhängigen Messung an Defekten in Diamant (Bachelorarbeit)

Durch Ionenimplantation lassen sich gezielt diverse Elemente des Periodensystems in einen Festkörper einbauen, und sich somit eine Vielzahl unterschiedlicher Defekte erzeugen. Von Interesse ist nun die Abhängigkeit der Fluoreszenz dieser Defekte von einem externen Magnetfeld in Diamant. Hieraus ergäbe sich ein Hinweis auf eine ODMR-Aktivität eines solchen Farbzentrums (ODMR = Optically Detected Magnetic Resonance).
Aufgabe des Studenten/ der Studentin ist die Planung und der Aufbau einer Magnetfeldanlage, deren Kalibrierung sowie erste Fluoreszenz-Messungen im Magnetfeld.

Upgrading a fluorescence setup for magnetic field dependent measurements (Bachelor thesis)
Using the technique of ion implantation, a great variety of elements of the periodic table can be incorporated in a solid state lattice creating certain defects. The magnetic field dependency of the fluorescence of defects in diamond is of particular interest. Such a dependency would give a hint to ODMR-active centers (ODMR = Optically Detected Magnetic Resonance).Task of the student is the planning and the setting up of a magnetic field unit, the calibration as well as first fluorescence measurements.
J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 483002:1-24 (2018)
T. Lühmann / R. Wunderlich

Herstellung von Mikrowellenresonanzstrukturen auf Diamant (Masterarbeit)

Mittels Ionenstrahlen oder durch Aufdampfen lassen sich Antennenstrukturen in bzw. auf Diamant aufbringen. Die so erzeugten Mikrowellen können dann mit NV-Zentren ausgelesen werden. So können neuartige Mikrowellenemfänger oder Radaranlagen gebaut werden. Aufgabe des Studenten/ der Studentin ist die Planung und der Aufbau von Mikrowellenempfängern mittels NV Zentren in Diamant.  

Production of microwave resonance structures on diamond (master thesis)
By means of ion beams or vapor deposition, antenna structures can be deposited in or on diamond. The microwaves generated in this way can then be read with NV centers. In this way, novel microwave receivers or radar systems can be built. The student's task is to plan and construct microwave receivers using NV centres in diamond.
DOI: 10.1063/1.4936758
J. Meijer

Herstellung eines Stromreferenz mittels Farbzentren in Diamant (Masterarbeit)

Stromnormale sind in Sicherheitssystemen wie Airbags, Messeinheiten oder medizinische Anwendungen unumgänglich. Diese Stromnormale erzeugen einen Referenzstrom dessen Vergleich mit einem Sensorsignal z.B.  zum Auslösen des Airbags führt. Die Konstanz des Stromreferenz sind somit im wahrsten Sinne lebenswichtig. Bislang werden diese Stromnormale durch Silizium Bauelemente hergestellt. In Silizium können aber z.B. Metalle diffundieren und so die Bauelemente unbrauchbar machen. In Diamant diffundieren keine Stoffe, durch NV Zentren ist es möglich quantenmechanische Effekte zu nutzen, die nur von Naturkonstanten abhängig sind und damit nicht zeitlich verändert werden können.  Ziel ist es ein funktionierendes Bauelement für eine Stromreferenzquelle aufzubauen und deren Stabilität (Temperatur etc.) zu vermessen.

Production of a current reference by means of colour centres in diamond (master thesis)
Current standards are indispensable in safety systems such as airbags, measuring units or medical applications. These current standards generate a reference current which is compared with a sensor signal, e.g. to trigger the airbag. The constancy of the current reference is therefore vital in the truest sense of the word. So far, these current standards have been produced using silicon components. In silicon, however, metals can diffuse, making the components unusable. In diamond no substances diffuse, through NV centers it is possible to use quantum mechanical effects, which depend only on natural constants and therefore cannot be changed in time.  The aim is to build a functioning component for a current reference source and to measure its stability (temperature etc.).
J. Meijer

Temperaturmessung mittels Farbzentren in Nanodiamanten (Masterarbeit)

Die Temperaturverteilung innerhalb einer Zelle ist immer noch unbekannt und schwierig zu messen. Um eine Messsonde in die Zelle einzubringen muss die empfindliche Zellmembran gestört werden. Dies für zu unerwünschten Nebeneffekten. Ebenfalls ist es möglich nur einen Punkt gleichzeitig zu messen und chemische Reaktionen können durch die Sonde gestört werden. Nanodiamanten sind biokompatibel membrangängig und stören die Zelle nicht, wie durch viele Versuche festgestellt wurde. In dieser Arbeit soll versucht werden die Linienverschiebung von Farbzentren zu nutzen um die Temperaturabhängigkeit zu bestimmen. Hierzu werden zuerst Diamantplatten mit verschiedene Farbzentren untersucht. Erfolgversprechende Zentren werden dann in Nanodiamanten eingebracht.

Temperature measurement using colour centres in nanodiamonds (master thesis)
The temperature distribution within a cell is still unknown and difficult to measure. To insert a probe into the cell, the sensitive cell membrane has to be disturbed. This leads to undesired side effects. It is also possible to measure only one point at a time and chemical reactions can be disturbed by the probe. Nanodiamonds are biocompatible, membrane-compatible and do not interfere with the cell, as many experiments have shown. The aim of this work is to use the line shift of colour centres to determine the temperature dependence. First, diamond plates with different color centers are investigated. Promising centers are then introduced into nanodiamonds.
J. Meijer

Stress measurement in diamond based on colour centres

Colour centres in diamond (like the NV and SiV centres) promise new applications and technology for quantum information processing or quantum sensing. Stress-free diamonds and colour centres are necessary for reproducibility and scalability issues. In this work, colour centres will be locally implanted in diamond areas showing stress gradient, as revealed by birefringence measurements. The strain will be determined by optical spectroscopy of the implanted colour centres. Then, its effect on the formation and properties of different colour centres will be studied.
T. Lühmann / S. Pezzagna

Photocurrent-based study of defects in diamond

Colour centres in diamond promise new applications and technology for quantum information processing or quantum sensing. Optically detected magnetic resonance (ODMR) is at the heart of high-resolution high-sensitivity magnetic sensing. The implementation of electric readout of spin and charge states of single defects would allow a miniaturisation and large scale use of the devices. In this work, the photocurrents induced by ionisation of different colour centres and dopants in diamond will be studied, with the aim of building efficient Photocurrent-DMR (instead of Optically-DMR) protocols with single centre sensitivity.
S. Becker / S. Pezzagna

letzte Änderung: 12.02.2019