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Experimental Techniques at the Institute for Solid State Research

The IFF applies various sophisticated experimental methods in order to study the following properties:

1. Magnetic properties

2. Electronic properties

2.1 Redox properties

3. Acoustic/elastic properties

4. Dielectric properties

5. Structure

6. Crystal Growth

 

1. Methods to study magnetic properties

  • Quantum Design SQUID Magnetometer (5T, 1.5-400K, Oven (-800K), Rotator, Ultra-Low-field option, Hydrostatic Pressure Cell up to 1GPa)
  • Vibrating Sample Magnetometer (17T, 2.5-300K)

  • Quantum Design PPMS (9T, 0.5-350K; Specific heat, AC-susceptibility, Torque-Magnetometer, Electrical+heat transport)

  • Magnetostriction, Thermal Expansion (18T, 2-300K)
  • Pulsed Field Magnetometer (60 T)
  • Alternating gradient magnetometer (1T, 10-470K)
  • Breit-Band-ESR-Spektrometer auf Basis von Millimeterwave Vector Network Analyzator (16GHz-1THz, bis 17T, 0.3-300K)
  • Breit-Band-ESR-Spektrometer auf Basis von Millimeterwave Backward Oscillators (180GHz -1THz, bis 17T (mit optischen Fenstern bis 11T), 1.8 - 300K)
  • Bruker X-Band ESR Spektrometer (9,5GHz, bis 1T, 4 - 300K)
  • 4 NMR/NQR Spektrometer ( 3 Kernspinresonanzspektrometer (Tecmag Apollo), 6 - 500MHz, ein Spektrometer (Magma) für tiefe Frequenzen, 0.2 - 50MHz, ein 7T Magnet, ein 9,2T Magnet mit variablem Feld, 2 - 500K

 

2. Methods to study electronic properties

  • Photoelektronenspektrometer für Valenzband- und Rumpfniveauphotoemission (UPS/XPS)
  • Photoelektronenspektrometer für Valenzbandphotoemission (ARPES)
  • Elektronen-Energieverlustspektroskopie in Transmission (EELS)
  • Elektronen-Energieverlustspektroskopie in Reflexion (HREELS)
  • Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS/NEXAFS)
  • Fourier-Rahmenspektrometer
  • IR/UV-vis Spektrometer
  • Transporteigenschaften (elektr. Widerstand, Hall-Effekt, Wärmeleitfähigkeit, Thermokraft, Nernst-Effekt, Righi-Leduc-Effekt, Ettinghausen-Effekt)
    (16T, 2-300K, Ausbau bis 300mK geplant)
  • STN/STS (VT-STM (Omicron), 9T-300mK-UHV-STM im Aufbau (mit Spinpolarisation), 4K-Dipstick im Aufbau)
  • Transporteigenschaften von Nanostrukturen (Mischungskryostat (10T, 25mK-300K), elektrischer Widerstand, Tunnelmagnetowiderstand)
  • Netzwerkanalysatoren (300kHz - 3GHz)

  • 2.1 Redox Properties

  • Spectroelectrochemical Methods to study charge transfer reactions:

 

3. Methods to study acoustic/elastic properties

 

4. Methods to study dielectric properties


5. Structure

  • Elektronenmikroskop XL30 Philipps, IN400 ( SEM, WDX, EDX)
  • Elektronenmikroskop Nanosem ( SEM, STEM, low vacuum, EDX, Auflösung bis max. 400 000x)
  • DME-Rasterscope, AFM ( an Luft, AC-Mode, DC-Mode)
  • Mikrohärteprüfgerät (Vickers-Mikrohärte, konventionell)

 

6. Crystal growth facilities

  • Electromagnetic levitation technique (EML) for melt undercooling experiments (245 kHz)
  • Gloveboxen für inertes Arbeiten
  • Lichtbogenofen zur Materialpräparation
  • Öfen für Wärmebehandlungen unter definierten Atmosphären bis 1700°C
  • Vertical Bridgman technique crystal growth apparature Granat-400 ( 2250°C)
  • Induktions-Schmelzanlage 15 kW/600 kHz
  • Induktions-Zonenschmelzanlagen für 30 kW/250 kHz bzw. 10 kW/3 MHz
  • 2 Zonenschmelz­anlagen mit Strahlungsheizung (MEI Moskau (Russland), CSI Japan)
  • SFZ Zonenschmelzanlage mit Strahlungsheizung (Hochdruck bis 150 bar, Eigenentwicklung im IFW)
  • Induktions-Kalttiegel-Kristallzüchtungsanlage für Probenpräparation bis 30 g
  • Thermoanalyse mit DTA/TG und Hochtemperatur DTA bis 2400°C