Zur Erforschung neuartiger Materialien setzt das I. Physikalische Institut (IA) eine breite Palette experimenteller und theoretischer Methoden ein.

Zur Probenherstellung stehen folgende Verfahren zur Verfügung:

• Sputterdeposition,
• Thermische Deposition,
• Elektronenstrahldeposition und
• Kombinatorische Materialsynthese.

Die resultierenden Stöchiometrien lassen sich mittels

• Rutherford Back Scattering (RBS),
• Sekundärneutralteilchen-Massenspektroskopie (SNMS) und in Kooperation
• energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX)
  

überprüfen. Strukturcharakterisierungen können mit Hilfe von

• Röntgenbeugung (XRD) und
• Röntgenreflektometrie (XRR)

durchgeführt werden. Darüber hinaus besteht regelmäßig Zugriff auf Verfahren wie

• Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM),
• Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS),
• Neutronenstreuung und
• Röntgenbeugung am Synchroton.

In Kombination mit thermischen Analyseverfahren,

• Differentielle Kalometrie (DSC)

können so temperaturabhängig die Strukturen der Materialien und evtl. Phasenübergänge untersucht werden.

Darauf aufbauend werden zahlreiche Verfahren zur Charakterisierung von Materialien in Hinsicht auf ihre mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften angewandt, für erstgenannte etwa

• Kontaktwinkelmessungen und
• Ex-situ Spannungsmessungen.

Die optischen Eigenschaften können über einen weiten spektralen Bereich mittels

• Fourier-Transformation IR-Spektroskopie (FTIR),
• IR-Absorptionsspektroskopie und
• Ellipsometrie

gemessen werden. Schließlich finden elektrische Messungen basierend auf dem

• Hall-Effekt und der
• Van-der-Pauw Methode

statt.

Über die bisher aufgeführten universellen Messverfahren hinaus verwendet das Institut eine Reihe von speziellen Versuchsaufbauten. Dazu zählen beispielsweise im Bereich der 'Phasenwechselspeicher' der statische Tester, eine Art DVD-Brenner in Labormaßstab, und der elektrische Tester zur Charakterisierung des Schaltverhaltens von PCRAM-Zellen.

Neben den experimentellen Zweig tritt beim I. Physikalischen Institut (IA) noch der Bereich der Simulation in Form von

• Finite-Elemente-Verfahren (FEM) und
• Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen (DFT),

welche sich für das theoretische Verständnis der Physik neuer Materialien als wertvolle Ergänzung erwiesen haben.

Über eine Fülle von internationalen Kooperationen mit wissenschaftlichen und industriellen Partnern stehen dem I. Physikalischen Institut (IA) über die oben genannten Möglichkeiten hinaus noch Methoden etwa zur Mikrostrukturierung zur Verfügung.