High Performance X-Ray Transmission Windows Based on Graphenic Carbon

A novel x-ray transmission window based on graphenic carbon has been developed with superior performance compared to beryllium transmission windows that are currently used in the field. Graphenic carbon in combination with an integrated silicon frame allows for a window design which does not use a mechanical support grid or additional light blocking layers. Compared to beryllium, the novel x-ray transmission window exhibits an improved transmission in the low energy region ($0.1 hbox{keV}-3 hbox{keV}$ ) while demonstrating excellent mechanical stability, as well as light and vacuum tightness. Therefore, the newly established graphenic carbon window, can replace beryllium in x-ray transmission windows with a nontoxic and abundant material. Index terms: Beryllium, Carbon, Graphene, Thin films, X-ray applications, X-ray detector

Coulomb-Blockade bei Raumtemperatur in selbstorganisierten Arrays von Pt-Clustern

Ziel dieser Arbeit war es, Coulomb-Blockade bei Raumtemperatur experimentell nachzuweisen. Zur Erzeugung der hierfür notwendigen Strukturgrößen wurde das Wachstumsverhalten von Platin auf Al2O3- und SiO2-Oberflächen ausgenützt, um selbstorganisierte Arrays von Pt-Clustern herzustellen. Die Pt-Cluster haben dabei einen Durchmesser von 1-4 nm und voneinander einen Abstand von etwa 1 nm. Beides, sowohl die Clustergröße als auch der Abstand zwischen den benachbarten Clustern ist für den Erfolg der Arbeit von entscheidender Bedeutung. Die Arbeit gliederte sich im wesentlichen in zwei Teile. Im ersten Teil der Arbeit wurden Pt-Cluster mit einem UHV-Rastertunnelmikroskop topographisch und spektroskopisch analysiert. Die Pt-Cluster wurden auf einer 1-2 nm dicken Al2O3-Schicht abgeschieden, die wiederum auf einer metallischen Basiselektrode aufgebracht wurde.. Die Strom-Spannungs-Kennlinien zeigen eine Vielzahl von Eigenschaften: Coulomb-Blockaden von 0,1-1,5 eV, Coulomb-Treppen und asymmetrische Tunnelkennlinien. Die erhaltenen I(V)-Kurven können gut mit der orthodoxen Theorie der Coulomb-Blockade beschrieben werden. Erfüllen die Pt-Cluster die oben genannten strukturellen Bedingungen nicht, so verschwindet die Coulomb-Blockade - zumindest bei Raumtemperatur. Im zweiten Teil der Arbeit wurde das kollektive elektrische Verhalten von zweidimensionalen Pt-Arrays untersucht, das sich zwischen zwei Kontaktelektroden auf einem oxidierten Si-Wafer befinden. Die Kontaktelektroden haben voneinander einen Abstand von 20-100 nm und eine Breite von 50-100 nm. Auch an diesen Arrays konnten bei Raumtemperatur Coulomb-Blockaden von 0,1-1 eV nachgewiesen werden. Bei Kennlinien ohne Coulomb-Blockade konnte durch Abkühlen der Proben auf 80 K die Ausbildung einer Blockade beobachtet werden. Der Strom durch das Pt-Array konnte durch kapazitives Einkoppeln einer Kontrollspannung verändert werden, so daß ein schaltbares Bauelement auf Basis von Einzel-Elektron-Effekten realisiert wurde