Magnetometrie mit einkristallinem Diamant

Kernspinresonanz-Tomographie (Nuclear Magnetic Resonance oder „NMR“) stellt in Krankenhäusern eine täglich eingesetzte Methode dar, um Veränderungen im Körper des Menschen zu detektieren und daraus mögliche Behandlungen abzuleiten. Für diese Art von Messungen müssen mindestens 10^19 bis 10^21 Kernspins magnetisch ausgelenkt und deren Relaxation beobachtet werden können. Je weniger Spins zur Messung benötigt werden, desto empfindlicher können in Zukunft solche Untersuchungen durchgeführt werden.

In der modernen Quantenphysik gelingt es mittlerweile, „einzelne Defekte“ mit Hilfe optischer Ausleseexperimente zu beobachten. Diese Technik wird als „Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR)“ bezeichnet und erlaubt, einzelne magnetische Spins zu detektieren. Werden diese Spins in die Umgebung anderer Kernspins gebracht, verändern sich die optischen Eigenschaften, die mit Hilfe konfokaler Mikro-Photolumineszenz-Messungen beobachtbar sind. Dies erlaubt nun, Magnetometrie-Experimente auf molekularer Ebene und an einzelnen Kernspins durchzuführen.

Im Rahmen der Masterarbeit soll Stickstoff in einkristallinen Diamant implantiert und dann durch Einsatz verschiedener Technologien in Diamant-Drähte prozessiert werden. Diese Drähte werden einen Durchmesser von ca. 500 nm haben und sollen in Atomic Force Microscopy (AFM) Cantilever integriert werden. Dies erlaubt die genaue Positionierung der Spitze über den zu untersuchenden magnetischen Objekten.

Ihre Arbeitsschwerpunkte:
• Optimierung der Einzeldefekt-Erzeugung, um z. B. nach der Stickstoff-Implantation die Defekte durch Temperschritte zu aktivieren
• Durchführung konfokaler Mikro-Photolumineszenz-Messungen
• Realisierung von Diamant-Drähten durch reaktives Ionenätzen
• Anwendung verschiedener Charakterisierungsmethoden wie AFM, konfokale Mikro-Photolumineszenz, Elektronen-Mikroskopie und „Focused Ion Beam“

Weitere Informationen

Unternehmen

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.

Bereich/Abteilung

Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik

Abschlussart

Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Forschung und Entwicklung

Schlagwörter

Einzeldefekt-Erzeugung AFM Diamant-Draht ODMR NMR

Anforderungen

• Master-Studiengang in Mikrosystemtechnik, Elektrotechnik oder Physik
• Kenntnisse in Festkörper- und Halbleiterphysik
• Grundkenntnisse in Programmierung (LABVIEW, BASIC, etc.)
• Teamfähigkeit, Offenheit und Motivation zu eigenständiger, zielgerichteter Arbeit

Zusatzinformationen

Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik

Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege.

Was Sie erwarten können:
• Mitarbeit an aktuellen Projekten mit klaren Zielvorgaben sowie Industriekontakten
• Attraktives Thema mit Aussicht auf Publikation
• Vielfältige und spannende Aufgaben im Umfeld einer international renommierten Forschungseinrichtung