Der Vortrag und die Prüfung zur Dissertation fanden an der Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) statt und wurden live über Videokonferenz nach Braunschweig übertragen. Damit wurde an der OTH Regensburg ein weiteres kooperatives Promotionsvorhaben in Zusammenarbeit mit einer Universität erfolgreich abgeschlossen.
Robert Ławrowskis Dissertation trägt den Titel „Halbleiternanostrukturen als Feldemissionskathoden für miniaturisierte Elektronenquellen“. Bei der Feldemission werden durch ein ausreichend starkes elektrisches Feld Elektronen mit einer sehr geringen Energiebreite aus einer Kathode emittiert. Im Gegensatz zur Glühemission bietet die Feldemission Vorteile im Hinblick auf die Energieeffizienz und Ansteuerbarkeit einer Elektronenquelle und kann mit den Methoden der Halbleitertechnologie auf einem Siliziumchip realisiert werden. Während Feldemissionskathoden unter anderem auch in modernen Rasterelektronenmikroskopen zum Einsatz kommen, wird an der OTH Regensburg besonders an miniaturisierten Elektronenquellen für Anwendungen in Ionisationsvakuummetern und Ionenmobilitätsspektrometern sowie für miniaturisierte Röntgenquellen geforscht.
Geometrie und Leitfähigkeit entscheidend
Gegenstand der Arbeit von Ławrowski war es, verschiedenste Nanostrukturen aus Halbleitermaterialien und Metallen sowie mikro- und nanostrukturierte Halbleiteroberflächen zu realisieren, bezüglich ihrer Emissionseigenschaften als Feldemissionskathoden zu untersuchen, miteinander zu vergleichen und zu bewerten. Die Realisierung dieser Strukturen erfolgte in Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Kooperationspartnern weltweit, wobei sowohl klassische Mikro- und Nanostrukturierungsverfahren für Silizium und III/V-Halbleitermaterialien als auch Methoden zur direkten Realisierung niederdimensionaler Halbleiterstrukturen (Nanodrähte, Nanoflocken) auf verschiedenen Substraten zur Anwendung kamen. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Austrittsarbeit des verwendeten Materials eine wesentlich geringe Rolle spielt als zunächst vermutet. Ob eine Kathode für die praktische Anwendung einsetzbar ist, hängt stattdessen vielmehr von der Geometrie der erzeugten Strukturen und deren elektrischen Leitfähigkeit ab.
Im zweiten Teil seiner Arbeit hat der Doktorand miniaturisierte Feldemissionselektronenquellen aus Silizium mit segmentierten und individuell regelbaren Emittern realisiert. Damit konnte der komplexe Aktivierungs- bzw. Konditionierungsprozess eines Arrays von Emittern untersucht und besser verstanden werden. Hier zeigte sich auch, dass die Verwendung einer Regelschaltung unabdingbar für den Erhalt der ursprünglichen Emissionscharakteristik ist.
Ławrowski war zunächst Forschungsassistent im Forschungscluster LEOS der OTH Regensburg und hat darüber hinaus in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rupert Schreiner an zahlreichen Forschungsprojekten mitgearbeitet.
Die Untersuchungen für die Doktorarbeit wurden durch das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt „Entwicklung eines Flugzeit-Ionenmobilitätsspektrometers mit einer miniaturisierten und schnell pulsbaren Feldemissionselektronenquelle“ finanziell unterstützt. Projektpartner waren die Firma KETEK GmbH in München und die Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover. Unterstützung bei der Durchführung der Probenpräparation und den Experimenten im Promotionsvorhaben bekam Ławrowski auch von der OSRAM Opto Semiconductors GmbH, der NanoElektroTechnik GmbH, dem Jožef Stefan Institute sowie der Naturwissenschaftlichen Universität Tokio.
„In eindrucksvoller Weise interdisziplinär gearbeitet“
Dass die Ergebnisse der Forschungen von Robert Ławrowski in Fachkreisen auf großes Interesse stoßen, zeigt allein schon die Vielzahl an Publikationen. So war der Doktorand an nicht weniger als 18 Veröffentlichungen als Autor und Co-Autor beteiligt, wie der Vorsitzende der Promotionskommission, apl. Prof. Dr. Hergo-Heinrich Wehmann, und der Erstprüfer, Prof. Dr. Andreas Waag, vom Institut für Halbleitertechnik an der TU Braunschweig, hervorhoben. Zweitprüfer und Betreuer vor Ort an der OTH Regensburg war Prof. Dr. Rupert Schreiner, Professor für Angewandte Physik und Mikrosystemtechnik an der Fakultät Angewandte Natur- und Kulturwissenschaften. Er betont: „Herr Ławrowski hat in seiner Arbeit in eindrucksvoller Weise interdisziplinär verschiedene Teilgebiete der Elektrotechnik, Physik, Mikrosystemtechnik und Materialwissenschaft miteinander verknüpft und gezeigt, dass er über umfassende Fachkenntnisse sowie über besonderes experimentelles Geschick verfügt. Unsere Projektpartner sowie auch unsere Kooperationspartner aus der Industrie waren mit den Ergebnissen aus der wissenschaftlichen Arbeit von Herrn Ławrowski in jeder Hinsicht stets sehr zufrieden.“
Ławrowski wurde direkt nach Abschluss seiner Tätigkeit an der OTH Regensburg vom Projektpartner Osram Opto Semiconductors als Entwicklungsingenieur in ein unbefristetes Beschäftigungsverhältnis übernommen.
