Universiẗat, Diss., 2007--Würzburg.

This work summarizes results of about ten years of the author’s own research activities in the field of colloidal synthesis of semiconductor nanoparticles, their postsynthetic chemical modification, assembly, and applications. I attempted to provide a concise yet comprehensive overview presenting my own results as a part of the knowledge framework created in close collaboration with many colleagues from all over the world. This habilitation thesis consists of an introduction, explaining the motivation of the research accomplished, followed by a main part which briefly presents key achievements of the author with links to appropriate annexes, i.e. original published articles in peer review journals which are attached to this cumulative script, and completed by conclusions.

Semiconductor nanostructures such as CdSe quantum dots and colloidal nanoplatelets exhibit remarkable optical properties, making them interesting for applications in optoelectronics and photocatalysis. For both areas of application a detailed understanding of the electronic structure is essential to achieve highly efficient devices. The electronic structure can be probed using the fact that optical properties of semiconductor nanoparticles are found to be extremely sensitive to the presence of excess charges that can for instance be generated by means of an electrochemical charge transfer via an electrode. Here we present the use of EMAS as a versatile spectroelectrochemical method to obtain absolute band edge positions of CdSe nanostructures versus a well-defined reference electrode under ambient conditions. In this, the spectral properties of the nanoparticles are monitored with respect to an applied electrochemical potential. We developed a bleaching model that yields the lowest electronic state in the conduction band of the nanostructures. A change in the band edge positions caused by quantum confinement is shown both for CdSe quantum dots and for colloidal nanoplatelets. In the case of CdSe quantum dots these findings are in good agreement with tight binding calculations. The method presented is not limited to CdSe nanostructures but can be used as a universal tool. Hence, this technique allows the determination of absolute band edge positions of a large variety of materials used in various applications

Diese Dissertation stellt die erste Anwendung des magneto-optischen Kerr Effektes (MOKE) auf ferromagnetische Metall/Organische Heterostrukturen zur Aufklärung der optischen und chemischen Eigenschaften dar. Die MOKE-Untersuchungen wurden spektroskopisch in einem Energiebereich von 1.7 eV bis 5.5 eV durchgeführt. Heterostrukturen, wie sie hier untersucht werden, sind relevant für Anwendungen in der organischen Spintronik. Die Auswertung der Experimentellen Daten wird unterstützt durch numerische Simulationen eines Schichtmodells und ergänzende Untersuchung der strukturellen und magnetischen Eigenschaften unter Zuhilfenahme von AFM, TEM, SEM, STXM und SQUID-Magnetometrie. In der aktuellen Arbeit wurde Ni als Beispiel einer ferromagnetischen Schicht oberhalb oder unterhalb des organischen Films verwendet. Die organische Schicht besteht jeweils aus den diamagnetischen Molekülen Rubren, Pentacen und Fulleren, welche nur ein vernachlässigbares MOKE-Signal aufweisen. Zum Vergleich wurden das metallfreie Phtalocyanin H2Pc, welche ein nur eine bis zwei Größenordnungen schwächeres MOKE Signal als das genutzte Ni zeigen, betrachtet. Selbst Moleküle, welche kein intrinsisches MOKE-Signal zeigen, können über die optische Interferenz Einfluss auf das MOKE Signal von Ni nehmen. Daher kann die Dicke der organischen Schicht genutzt werden, um den Verlauf des MOKE Spektrum zu kontrollieren. Dies wird für Rubren und C60 gezeigt. Beim Vergleich des MOKE-Spektrums von Rubren/Ni- und Ni/Rubren-Doppelschichten war es möglich zu zeigen, dass die Metallablagerung an der Oberfläche einen Versiegelungseffekt hat, welcher die Oxidation der organischen Unterschicht verlangsamt. AFM und TEM Messungen zeigen, dass Ni die Morphologie der unteren Rubrenschicht annimmt. Die Proben, die mit einer geringen Wachstumsrate von Rubren hergestellt wurden, weisen bei einer nominellen Schichtdicke von 15 nm klar geformte Rubren-Inseln mit großen Abständen zwischen ihnen auf. In diesen Fällen zeigte die magnetische Hysteresemessung von MOKE bei Raumtemperatur eine unterschiedliche Gestalt in Abhängigkeit von der Photonenenergie. Die Hystereseschleifen wurden durch die Präsenz zweier magnetischer Phasen interpretiert. Die MOKE-Spektren dieser beiden Phasen wurden aus dem experimentellen Spektrum separiert. Die Gestalt des gemessenen Spektrums ändert sich mit der Stärke des angelegten Feldes aufgrund der unterschiedlichen Beiträge der zwei Phasen. An den ferromagnetischen Metall/organischen Schichten wurde TEM angewendet, um die Größe der Metallpartikel zu bestimmen, sowie STXM um die Orientierung der organischen Moleküle festzustellen. Die Schichtdicke, das Massenverhältnis sowie die Wechselwirkung zwischen Metall und organischen Material beeinflussen nachweislich das MOKE Signal.