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Erfahrungsberichte von Auslandsaufenthalten

Steckbrief

Marvin Berger, 3. Semester Master Physik, DAAD Auslandsaufenthalt in Melbourne, Oktober - Dezember 2014. Als Teil der Master-Arbeit durch den Lehrstuhl organisiert und schon vorher beim DAAD beantragt.

Allgemein

Durch den vom Deutscher Akademischen Austauschdienst (DAAD) geförderten Aufenthalt hatte ich glücklicherweise die Möglichkeit, einen zweimonatigen Lehraufenthalt in Melbourne zu absolvieren. Durch die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Markus Lippitz am Lehrstuhl EP3 der Universität Bayreuth hatte ich bereits vor meiner Abreise Kontakt zu meinen australischen Kollegen, da beide an einem gemeinsamen Forschungsprojekt tätig sind.

Gastorganisation

Angestellt in einem „Visiting Student“ (Gaststudium) bewältigte ich meinen Aufenthalt an der „Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation“ (CSIRO), der staatlichen Behörde Australiens für wissenschaftliche und industrielle Forschung mit Sitz u. a. in Clayton, Melbourne. Weiterhin verbrachte ich einen Großteil meiner Zeit in der Forschungseinrichtung „Melbourne Centre for Nanofabrication“ (MCN), ebenfalls in Clayton. In beiden Einrichtungen habe ich in einer Forschungsgruppe als Gaststudent gearbeitet. Ein Doktorand dieser Gruppe, Stuart,  war als Gast-PhD aus Melbourne knapp zwei Monate im Herbst 2014 am Lehrstuhl EP3 in Bayreuth tätig gewesen. Ihn konnte ich in Melbourne  jederzeit um Rat und Hilfe bitten. Er übernahm auch die Planung und Organisation, um mir die grundlegenden Fertigkeiten zur Herstellung nanoskalierter Halbleiterproben auf Deckgläsern beizubringen.

Vorbereitungen

Nachdem ich mich dazu entschlossen hatte, in der Arbeitsgruppe von Prof. Lippitz meine Masterarbeit zu schreiben, gingen die Vorbereitungen für meinen Auslandsaufenthalt sehr schnell voran. Am Lehrstuhl musste ich nur einen Dienstreiseantrag ausfüllen. Die Finanzierung erfolgte hierbei aus zwei Pauschalen. Eine Pauschale war für die Flugkosten vorgesehen, die andere Pauschale für Wohnungs- und Unterhaltskosten. Der Antrag an den DAAD für den Erhalt der Gelder wurde hierbei von Prof. Lippitz gestellt, da bereits vor meinem Flug nach Australien die Idee einer Kooperation zwischen der australischen Gruppe und Prof. Lippitz bestand. Die weiteren Vorbereitungen bestanden dann darin, gemeinsam mit Stuart die ersten mitgebrachten Proben zu vermessen, Reisepass und Visum zu beantragen und den Flug zu buchen.

Unterkunft

Die ersten beiden Nächte verbrachte ich in einer Jugendherberge in der Innenstadt (CBD) von Melbourne. Ich nutzte die Zeit, um mir selber eine WG in der Nähe von Clayton zu suchen. Alternativ hätte meine Gastgeber-Gruppe auch ein Zimmer für mich in einem Studentenwohnheim an der Monash University Clayton organisieren können. Ich entschied mich jedoch bereits vor meinem Abflug für eine WG, da ich die australische Mentalität kennen lernen wollte. Bereits nach nur ein paar Stunden Suche habe ich eine WG in der Nähe zu Clayton in Mount Waverley gefunden. Die vier weiteren Mitbewohner waren stets sehr freundlich, offenherzig und hilfsbereit. Somit habe ich mich dort sehr wohl gefühlt. Durch meine Mitbewohner habe ich sehr schnell, sehr viele neue Leute kennen gelernt. Nicht nur aus Melbourne und dem Staat Victoria, sondern auch aus den anderen Staaten Australiens wie z. B. Tasmanien, Queensland, New South Wales, South Australia oder gar Neuseeland. Die Lebenshaltungskosten sind im Vergleich zu Deutschland sehr hoch. Glücklicherweise liegt Clayton etwas von der CBD (Central Business District, Melbourne’s Innenstadt) entfernt. Dennoch musste ich ca. 1.000 A$ (1 € ≈ 1,5 A$) pro Monat alleine für die Warmmiete zahlen. Anders als in Deutschland gibt es in Australien im Allgemeinen keine Mensa an den Universitäten, dafür aber viele Minirestaurants. Egal ob Sandwich, Schnitzel, exotisches asiatisches Essen oder einfach nur einen leckeren Kaffee, für jeden Geschmack ist etwas dabei. Allerdings bezahlt man da bereits 10 A$. Ich habe deshalb sehr schnell auf Selbstversorger umgestellt und mein eigenes Essen zur Arbeit mitgebracht. Noch teurer ist das Bier in Australien. Ebenfalls 10 A$ für ein 0,365 L kleines Bier in der Kneipe sind ganz normal.

Arbeit bei CSIRO und MCN

Der Grund für die Zusammenarbeit von CSIRO und MCN liegt darin, dass das MCN eine Userfacility ist, in der man für seine Aufenthaltszeit bezahlen muss. Diese Kosten wurden von der Arbeitsgruppe über CSIRO abgerechnet. Bei CSIRO wurden außerdem die Arbeiten mit den QDs erledigt. Sei es das Aufbereiten verklumpter QDs, Versuche mit unterschiedlichen QD-Konzentrationen bis hin zum Dropcasten der QD auf die 2-step EBL Proben. Das MCN hingegen war sicherheitstechnisch nicht für den Umgang solcher Materialien ausgestattet. Auf der anderen Seite bestand das MCN aus einem Aufenthaltsraum, einem Arbeitsplatzbereich für die User, einem Nasslabor und zwei riesigen Reinräumen der Klassen 10.000 und 100. Diese beiden Räume waren notwendig, um die empfindlichen Nanostrukturen nicht mit Staub oder anderen Mikropartikeln zu verschmutzen.In der neuen Arbeitsgruppe wurde ich von Anfang an freundlich und herzlich empfangen, was mir einen sehr schnellen Einstieg erlaubte. Das Ziel meines Aufenthaltes war das Erlernen der wichtigsten Schritte zur Herstellung von Metall-Quantendot Proben. Quantendots sind Nanokristalle, die aus Halbleitermaterialien bestehen, wie z. B. GaAs oder CdSe. Die QDs, die ich hierbei verwende, bestehen aus einem Core-Shell Aufbau. Zuerst müssen die Silizium Deckgläser gereinigt und anschließend mit einer gleichmäßigen Schicht PMMA im Spincoater bedeckt werden. Danach werden die Deckgläser mit einer 10 nm dicken Schicht Chrome bedampft und der erste Schritt der Elektronenstrahllithographie (engl. Electron Beam Lithographie, EBL) kann beginnen. Zuerst wird ein bestimmtes Muster am Computer erstellt und der EBL-Maschine übergeben. Durch den Beschuss mit Elektronen auf die Chromschicht werden die Elektronen abgebremst, reagieren mit dem PMMA und erhöhen dessen Löslichkeit. Mit Hilfe von Chromätze und Entwickler entfernt man sowohl die Chromschicht, als auch das beschossene PMMA. Durch den Metallaufdampfer wird nun ein Edelmetall wie Gold oder Silber auf die „löchrige“ PMMA-Schicht aufgebracht. Zum Schluss wird das restliche PMMA durch eine Kombination von Aceton und Isopropanol komplett entfernt (Liftoff). Überschüssiges Metall wird dabei mit entfernt und nur Metall, welches Kontakt zum Deckglas hatte, bleibt daran haften. Um nun die QDs in die Nähe des Metalls zu bringen, werden die Vorgänge PMMA spincoaten und Chrom aufdampfen wiederholt. Die größte Schwierigkeit in der EBL liegt nun darin, die im ersten EBL-Durchgang erstellten Marker wiederzufinden und die Probe daran auszurichten. Danach können die nächsten Muster lithographiert werden. Chromätze und Entwickler beenden den Vorgang der Zwei-Schritt-EBL. Durch Techniken wie Dropcasten und Spincoaten werden nun die QDs auf das Deckglas aufgebracht. Überschüssige QDs bleiben auf dem PMMA hängen und werden durch den Liftoff entfernt. Da die am Computer geschriebenen Muster nur wenige Nanometer groß sind und das Aufdampfen auf  ±1 Å genau erfolgt bzw. die QDs nur 8nm groß sind im Durchmesser, erhält man sehr präzise Nanostrukturen. Aufgrund der gegebenen Geometrie zwischen Edelmetall und Quantendot wird beim Bestrahlen mit Licht eine Oberflächenplasmonresonanz erzeugt. Laut Theorie führt dies dazu, dass sich alle QD-Dipole entlang einer Achse ausrichten. Anstelle spontan Licht im Prozess der Photolumineszenz zu emittieren, werden nun Photonen in einem sehr kurzen Zeitintervall nahezu zeitgleich emittiert, was unter dem Namen „Superemitters“ bekannt ist.

Um die Genauigkeit der hergestellten Proben präziser untersuchen zu können, werden diese mit einem Atomic Force Microscope (AFM) oder Second Electron Microscope (SEM) untersucht. Doch um diese Maschinen bedienen zu dürfen, musste ich in den ersten Wochen die Sicherheitsbestimmungen bei CSIRO und MCN durchgehen und in einer Prüfung beweisen, dass ich die Regeln auch verstanden habe. Die Einführungskurse bei MCN im Umgang mit den technischen Geräten, wie Metallverdampfer, AFM oder SEM, waren sehr interessant und lehrreich. Die Geräte-Betreuer des MCNs waren stets freundlich und halfen einem auch bei täglichen Problemen. So z. B. wenn neue Chemikalien benötigt wurden oder man Fragen im Umgang mit Maschinen oder Arbeitsschritten hatte.Alle zwei Wochen hat sich die Arbeitsgruppe zum Meeting getroffen und es wurden die neuesten Ergebnisse und Ideen besprochen. Weiterhin mussten zwei aus dem Forschungsteam entweder einen kleinen Vortrag über den Arbeitsfortschritt halten, oder eine interessante Veröffentlichung vorstellen und genauer erklären. Der tägliche Ablauf war zum Großteil mir überlassen. Limitierungen waren nur die Öffnungszeiten des MCN von 9:00 Uhr bis 18:00 Uhr und die Zeiten in denen man Arbeitszeit an den größeren Geräten wie AFM oder SEM gebucht hat.

Alltag und Freizeit

In meiner Zeit nach der Arbeit habe ich versucht mir so viel wie möglich von Melbourne anzuschauen und da wird einem ganz sicherlich nicht langweilig! Bereits von Deutschland aus habe ich die größten Attraktionen ausfindig gemacht, wie z. B. Eureka Skytower, Melbourne IceBar, Queensmarket, Melbourne Jail Ghoststory, Maru Koala Park, Great Ocean Road, Lunapark und noch vieles, vieles mehr. Die Stadt lebt hierbei von ihrer Vielfältigkeit und den vielen verschiedenen kulturellen Einflüssen. Während an den Stränden die Surferkultur stark vertreten ist, ist es in der Innenstadt die hektische Betriebsamkeit, unterbrochen von den kleinen versteckten Bars, Restaurants und Kneipen. Es lohnt sich einfach mal spontan in eine Seitengasse zu schauen, nur um vielleicht das leckerste Restaurant für Dumplings in ganz ChinaTown oder den Besten Kaffee der Stadt zu finden. Am Wochenende kann man z. B. tagsüber den persönlichen Teint durch ein Sonnenbad am Strand in St. Kilda optimieren. Abends kann man dann in den unzähligen Kneipen, Bars, Discos und Casinos bis zum Morgengrauen feiern, ab 23 Uhr leider nur noch Indoors, aber nicht weniger feuchtfröhlich. Besonders freitags zieht es den Melbourner direkt nach Feierabend in die Stammkneipe um ein paar Bierchen mit Arbeitskollegen im Anzug zu trinken.

Ein weiterer Pluspunkt ist es Deutscher zu sein. Zum einen finden die meisten Australier den deutschen Akzent lustig-interessant, zum anderen haben die meisten Australier ein sehr positives Bild von Deutschland bzw. waren auch schon einmal hier (zu 90% haben sie die Städte Berlin und München besucht). Die übliche Floskel „How’s going?“, die man sowohl vom Arbeitskollegen, wie auch vom Kassierer im Supermarkt hören kann, sollte man tatsächlich wahrnehmen und einen Smalltalk anfangen. Hin und wieder können die Aussies (so bezeichnen sich die Australier selber; siehe auch „Australia Day“-Ausruf: Aussie Aussie Aussie, Oi Oi Oi!) auch ein paar Wörter Deutsch und freuen sich ungemein, diese zum Besten geben zu dürfen (auch wenn es zu 50% nur Schimpfwörter sind). Im Anschluss an meinen zweimonatigen Forschungsaufenthalt, habe ich noch zwei Wochen Urlaub angehängt. Von meinen neu gewonnenen Freunden wurde ich kurzerhand zum Weihnachtsfest eingeladen. Dies findet ganz traditionell mit BBQ am Strand bei gut 30°C statt. Ein weiteres Highlight war Silvester in Sydney, um dort das Feuerwerk am Opera House im Hafen von Sydney anzuschauen und zusammen mit meinen Freunden und Millionen weiterer Menschen das neue Jahr zu begrüßen.

Fazit

Dieser Auslandsaufenthalt hat alle meine Erwartungen übertroffen und mein Leben sehr bereichert! Seitens meiner Forschungsarbeit wurde ich sehr gut betreut mit Ratschlägen, Tipps und Tricks zur Probenherstellung und wissenschaftlichen Veröffentlichungen anderer Forschergruppen zu meinem Projekt. Auf Grund dessen, das ich mich jeden Tag mit Arbeitskollegen, Hausbewohnern oder Freunden verständigen musste, habe ich mein Englisch deutlich verbessern können. Auch nach meiner Rückkehr nach Deutschland bin ich mit meinen Freunden DownUnder fast täglich in Kontakt per E-Mail oder Skype. Für meine weitere Arbeit in Bayreuth werden die mitgebrachten Proben noch optisch vermessen und neue Proben mit neuer Geometrie hergestellt, um dem Geheimnis des Superemitters auf die Spur zu kommen.