Im Institut für Schichten und Grenzflächen (ISG) sind Physik, Chemie, Biologie, Ingenieurwissenschaften zusammenwirkend in transdisziplinärer Forschung vereint. Ein breites Spektrum an präparativen, technologischen und analytischen Methoden erlaubt Forschung an nanoskopischen Strukturen und Bauelementen. Neben der Verwendung modernster vertikaler und lateraler Strukturierungsmethoden wird selbstorganisiertes und gesteuertes Wachstum von anorganischen, biologischen und biomimetischen Schichten und Nanostrukturen untersucht. Ziele sind zum einen das grundlegende wissenschaftliche Verständnis dieser komplexen Phänomene und zum anderen die Entwicklung von neuartigen elektronischen Bauelementen für die Informationstechnik und für bioelektronische Anwendungen. Das Forschungskonzept insgesamt zielt auf eine fruchtbare Interdisziplinarität und die erfolgreiche Verbindung von erkenntnisorientierter Grundlagenforschung mit anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung.

Das ISG-1 bearbeitet auf dem Gebiet Halbleiterschichten und -bauelemente schwerpunktmäßig drei Themenkreise. Die Entwicklung von auf Si-basierenden "Extended" MOS-Feldeffekttransistoren mit Gatelängen unterhalb von 50 nm soll die technologischen Grenzen der heutigen CMOS-Technologie erweitern. Material und Prozessentwicklungen für Gruppe-III-Nitrid-Schichtsysteme (AlGaN) werden im Hinblick auf eine schnelle Leistungselektronik (HEMT) bearbeitet. Dies beinhaltet auch die Entwicklung der Prozesstechnologie für III-Nitrid-Bauelemente. Neuartige Bauelementkonzepte, vor allem auf der Grundlage von Quanteneffekten unter Einschluss des Spin-Freiheitsgrades, werden entwickelt und erforscht.

Im ISG-2 werden zum einen Grundlagen zur funktionellen Kopplung biologischer Systeme mit mikro- und nanoelektronischen Bauelementen erforscht. Dabei werden biologische Signal- und Erkennungsprozesse auf der Basis von biologischen Makromolekülen biologischen Assemblies als auch lebenden Zellen und zellulären Netzwerken zum Aufbau bioelektronischer Hybridsysteme eingesetzt. Auf der anderen Seite werden Themen der Supraleitung und der Hochfrequenzsensorik bearbeitet, wobei der Schwerpunkt bei den Untersuchungen supraleitender Schichtsysteme und Bauelemente für die Bereiche Hochfrequenztechnik, Magnetfeldsensorik und schnelle Signalverarbeitung liegt.

Im ISG-3 werden die physikalischen Grundlagen des epitaktischen Wachstums, der Funktionalisierung und der Selbstassemblierung von Nanostrukturen bei anorganischen Systemen erforscht. Diese Arbeiten umfassen sowohl im Ultrahochvakuum als auch im Elektrolyten erzeugte Schichtsysteme. Schwerpunkte liegen auf Schichtsystemen mit Anwendungsmöglichkeiten im Breich der Magnetoelektronik, nanostrukturierter Halbleiterbauelemente und molekularer Elektronik. Für die Untersuchungen wird ein breites Spektrum von zum Teil selbst entwickelten methodischen Werkzeugen genutzt.

Das ISG-4 widmet sich der Untersuchung der Oberflächeneigenschaften lebender Zellen. Insbesondere soll das Wechselspiel von molekularer Architektur und Mechanischen Eigenschaften, die Selbstorganisation der Biomoleküle zu einem hierarchischen, nanostrukturierten Funktionsmaterial und die Wechselwirkung von Zellen mit Substraten aufgeklärt werden. Entwicklung hierfür geeigneter experimenteller Methoden ist ein wichtiger Bestandteil der Arbeiten. Die Arbeiten an lebenden Zellen werden durch Experimente an biomimetischen Modellsystemen ergänzt.