Braunschweig, Techn. Universiẗat, Diss., 2002.

Heidelberg, Univ., Diss., 2000.

University, Diss., 2003--München.

Atomically flat colloidal semiconductor CdSe nanoplatelets (NPLs) with precisely controlled thickness possess a range of unique optoelectronic properties. Here, we study the growth of CdSe, CdTe, and CdS NPLs with the aim of synthesizing thicker NPLs in order to extend their optical activity further into the lower energy/larger wavelength range. We employ cadmium halides, which lead to faster reaction kinetics as confirmed by control experiments with cadmium hydroxide as a Cd-precursor. Addition of halides in all cases led to the formation of thicker NPL species, as compared with the corresponding syntheses without these additives. Analysis of a recent theoretical model of the platelet growth mechanism confirms an earlier suggestion that reducing both the reaction enthalpy and the surface energy of CdSe, by replacing acetate ligands with chloride ions, should indeed lead to thicker NPLs as observed. We noticed a formation of Cd0-metal nanoparticles in the first stage of the synthesis by preparing the Cd-precursor, which is another key finding of our work. We assume that these particles can serve as an active cadmium source facilitating the growth of the NPLs. The resulting 6 ML CdSe NPLs exhibited bright photoluminescence with quantum yield of up to 50%, exceptionally narrow spectrum centered at 582 nm with full width at half-maximum of approx. 11 nm, and small Stokes shift of 2 nm. Moreover, we demonstrated the synthesis of heterostructured core/shell CdSe/CdS NPLs based on 6 ML CdSe platelets, which also exhibited bright fluorescence. This work shows the possibility to overcome energetic barrier limiting the size (thickness) control by using appropriate promoters of the growth of CdSe, CdTe, and CdS 2D structures.

Die Arbeit beschäftigt sich mit laser-induzierter Plasmaspektroskopie (LIBS) im Kontext der robotischen Mars-Erkundung. Bei LIBS wird Plasma analysiert, das durch Ablation von Probenmaterial gebildet wird. Die Methode wird seit 2012 von dem Instrument ChemCam des Mars-Rovers Curiosity eingesetzt, um das Gestein und den Boden der Marsoberfläche zu untersuchen. Sie wird auch in der NASA-Mission Mars 2020 und in der chinesischen Mission HX-1 eingesetzt werden, welche im Jahr 2020 zum Mars starten sollen. Zwei Studien dieser Arbeit betrachten Emissionen von Molekülen, die sich im Plasma bilden. Diese können zur Detektion von Chlor und Fluor eingesetzt werden, die von geologischem Interesse für Mars sind. Emissionen von MgCl und CaCl werden in simulierten Marsbedingungen für die Bestimmung der Chlorkonzentration untersucht. Nur das CaCl-Signal wird als stark genug befunden. Dieses ist am stärksten bei vergleichsweise geringen Chlorkonzentrationen, was durch einen Nichtgleichgewichtszustand des Plasmas erklärt werden kann. In der zweiten Studie werden die Emissionen von CaCl und CaF verglichen. Beide können mit demselben Modell in Abhängigkeit der Konzentrationen der Reaktionspartner beschrieben werden. Allerdings werden auch starke Matrixeffekte beobachtet, die die Emissionen beeinträchtigen können. Im letzten Teil der Arbeit wird der Plasma-Imaging-Aufbau beschrieben, der aufgebaut wurde. Der Aufbau ermöglicht räumlich aufgelöste Messungen der Emissionsspektren. Es werden erste Ergebnisse vorgestellt, die mit diesem Aufbau erzielt wurden. Diese zeigen, dass CaCl und CaF nur im Plasmazentrum emittieren, was mit einer Verdünnung und Ausbildung eines Niedertemperaturbereichs im Plasmazentrum erklärt werden kann. Atomare Emissionen von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff sind dagegen intensiver an der Plasmafront und zeigen Verwirbelungen auf, was auf komplexe Temperaturverteilungen und auf einen starken Einfluss von Strömungen im Plasma hinweist. / In this thesis, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is investigated in the context of the robotic exploration of Mars. In LIBS, the plasma formed by laser-ablated sample material is analyzed spectroscopically. Since 2012, it is employed by the ChemCam instrument on board the Mars rover Curiosity to analyze rocks and soil on the Martian surface. The technique will also be used in NASA's Mars 2020 mission and in the Chinese HX-1 mission, which are both scheduled to launch to Mars in 2020. The first two studies are concerned with emissions of molecules that form in the laser-induced plasma. These can be used to detect chlorine and fluorine, which are of geological interest for Mars. In the first study, MgCl and CaCl emissions are investigated for the detection and quantification of chlorine in Martian atmospheric conditions. Only the CaCl signal is found to be intense enough for this purpose. The CaCl signal is found to be skewed towards low chlorine concentrations, which is explained by a non-equilibrium model of the laser-induced plasma. In the second study, the emissions of CaCl and CaF are compared. The same model is used to describe the dependence of both signals on the respective reactant concentrations. Strong matrix effects are observed that affect the observed intensities. In the final part of the thesis the plasma imaging setup that was developed in the context of this thesis is presented. It enables spatially resolved measurements of the plasma emission spectra. First results show that CaCl and CaF emissions are confined close to the plasma center, likely because rarefaction leads to a low-temperature center in which molecules can form. Atomic emissions of hydrogen, carbon, and oxygen are more stable at the plasma front and show signs of vorticity, indicating a complex temperature distribution and a strong influence of flows within the plasma.