Ladungsprozesse in Halbleitern untersucht - Photonik

Ladungsprozesse in Halbleitern untersucht

Physiker kombinieren gepulste Laseranregung mit der Rastertunnelmikroskopie und vermessen Defekte in Galliumarsenid.

Bild: Universität Göttingen
Atomar aufgelöste Oberfläche des Halbleiters Galliumarsenid. Die lokale Erhöhung in der Mitte des Bildes... mehr...

Physiker der Universität Göttingen haben gepulste Laseranregung mit der Rastertunnelmikroskopie kombiniert und so Ladungsprozesse an und innerhalb von Halbleiteroberflächen untersucht. Sie konnten auf diese Weise erstmals den Einfluss von atomaren Defekten, beispielsweise isolierten Siliziumatomen, im Galliumarsenid vermessen.

Bei der Rastertunnelmikroskopie tastet eine sehr dünne metallische Spitze eine kristalline Oberfläche ab. Dabei ist es möglich, die messende Sonde, also die Spitze des Mikroskops, genauer als ein Millionstel eines Haardurchmessers auf der Oberfläche zu positionieren. „Wird das System nun mit kurzen Laserpulsen angeregt, können anschließend die optisch ausgelösten dynamischen Prozesse auf atomarer Skala vermessen werden – auf superschnellen Zeitskalen und mit superscharfer Auflösung“, erklärt Philipp Kloth vom IV. Physikalischen Institut der Universität Göttingen. Die untersuchten Systeme und die damit verbundenen Ladungsdynamiken spielen bereits heute eine bedeutende Rolle in der Photovoltaik oder in der Computertechnologie. Die gewonnenen Erkenntnisse seien wichtig, wenn man in Zukunft halbleiterbasierte Bauteile noch weiter verkleinern und dadurch effizienter gestalten will, sagt Dr. Martin Wenderoth vom IV. Physikalischen Institut.

Die gezielte Energieumwandlung auf kleinster Skala zu kontrollieren und damit langfristig alternative Konzepte zur Lösung der Energiefrage zu entwickeln, ist ein wichtiger Forschungsschwerpunkt am Göttinger Campus. Der Sonderforschungsbereich „Kontrolle von Energiewandlung auf atomaren Skalen“, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, umfasst eine Vielzahl von Forschergruppen, die mithilfe modernster Verfahren grundlegende physikalische Prozesse auf atomarer Skala verstehen und nutzbar machen wollen. Das im Forschungsprojekt von Wenderoth, Prof. Dr. Claus Ropers und Prof. Dr. Alec Wodtke entwickelte Experiment stellt hierbei einen wichtigen Baustein dar.

Originalveröffentlichung:

[P. Kloth, M. Wenderoth, From time-resolved atomic-scale imaging of individual donors to their cooperative dynamics, Science Advances Vol. 3 (2017), DOI: 10.1126/sciadv.1601552 ]


www.uni-goettingen.de

 
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