Optik und ultraschnelle Relaxationsdynamik von Graphen

Graphen ist eine perfekte zweidimensionale Nanostruktur bestehend
aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen. Es gilt als der
Hoffnungsträger für technologische Veränderungen in vielen
Bereichen des täglichen Lebens (Nobelpreis für Physik 2010).
Entscheidend für die Anwendung ist ein mikroskopisches Verständnis
der optischen Eigenschaften sowie der ultraschnellen
Relaxationsdynamik.

• Graphen besitzt eine lineare Bandstruktur ohne Bandlücke. Dies ermöglicht Vielteilchenwechselwirkungen, die in herkömmlichen Halbleitern ineffizient sind.
• Im Rahmen der Graphen-Blochgleichungen verfolgen wir mikroskopisch den Weg der optisch angeregten Nichtgleichgewichtselektronen (zeit- und impulsaufgelöst) hin zum Gleichgewicht.
• Auger-induzierte Streuprozesse sind wichtig in Graphen und führen zu einer signifikanten Änderung der Ladungsträgerdichte.
• Am Anfang der Relaxationsdynamik überwiegt die Stoßionisation (II) gegenüber der Auger-Rekombination (AR) und fährt damit zu einer Ladungsträgermultiplikation, d. h., durch Absorption eines Photons werden mehrfache Ladungsträger erzeugt.

Florian Wendler
Andreas Knorr
In Zusammenarbeit mit der AG Ermin Malic, Chalmers Göteborg (information in english)