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Nichtlinearer Ladungstransport in Halbleiter-Nanostrukturen

Halbleiter haben sich als Modelle für komplexe Raum-Zeit-Dynamik etabliert. In unserer Arbeitsgruppe besteht langjährige Erfahrung in der Modellierung der nichtlinearen und chaotischen raum-zeitlichen Musterbildung beim Ladungstransport. Gegenwärtig untersuchen wir vor allem folgende Nanostrukturen, die im Mittelpunkt der aktuellen Halbleiterforschung stehen:
 

     

  • Halbleiter-Übergitter

    bestehen aus einer periodischen Folge von alternierenden Schichten aus zwei verschiedenen

    Materialsystemen mit unterschiedlicher Bandlücke. Beim Anlegen einer Gleichspannung wird

    eine komplexe raum-zeitliche Dynamik der Elektronenverteilung unter Bildung elektrischer

    Felddomänen und selbstgenerierter Stromoszillationen beobachtet. Wir wenden Methoden der

    Chaoskontrolle durch zeitverzögerte Rückkopplung auf diese Oszillationen an.

     

     

    Kooperationen

     

       

    • Prof. Dr. A. Wacker [1]

      (Lunds Universitet, Schweden) [2],

      A.-P. Jauho [3]

      (Mikroelektronik Centret Lyngy, Dänemark): Quantentransporttheorie

    • Prof. Dr. M. Fromhold [4] (University of Nottingham, UK) [5]
    • Prof. Dr. L. Eaves [6]

      (University of Nottingham, UK [7]): Experiment

    • Prof. Dr. J. Kolodzey

      (University of Delaware, USA [8]): Hochfrequenzoszillationen (exp.)

    •  

    • Prof. Dr. E. Gornik

      (Institut für Festkörperelektronik TU Wien [9]);

      Transmission durch Übergitter (experimentell)

    • Prof. Dr. K. F. Renk [10]

      (Universität Regensburg); Höchstfrequenz-Oszillationen (experimentell)

    •  

     



  •  

     

     

     

     

  • Resonante Tunnelstrukturen [11],

    bestehend aus einem Quantentopf zwischen zwei Potentialbarrieren, weisen bistabile, Z-förmige

    Strom-Spannungs-Kennlinien auf. Laterale Strukturbildung senkrecht zum Stromfluss führt auf

    komplexe chaotische Szenarien von atmenden Stromfilamenten sowie Schaltfronten. Zur

    Stabilisierung instabiler raum-zeitlicher Muster setzen wir zeitverzögerte

    Rückkopplungsverfahren ein.

     

    Kooperationen:

     

       

    • Dr. P. Rodin [12]

      (Ioffe Physico-Technical Institute St. Petersburg, Russia) [13]: Schaltfronten

    • Prof. Dr. S.W. Teitsworth [14]

      (Duke University, NC, USA) [15]; Laterale Musterbildung in

      niederdimensionalen Halbleiterstrukturen (experimentell)

    •  

     



     

     

  •  

  • Quantenpunktstrukturen [16],

    bei denen die Ladungsträger vollständig "eingesperrt" sind, ähneln in vielerlei Hinsicht

    künstlichen Atomen. Ensembles selbstorganisiert gewachsener Quantenpunkte, die in eine

    resonante Tunnelstruktur eingebettet sind, zeigen stark nichtlineares Transportverhalten

    (negative differentielle Leitfähigkeit) und ungewöhnliche Rauscheigenschaften.

     

     

    Kooperationen:

     

       

    • Prof. Dr. A. Wacker [17], Dr. P. Samuelsson [18] (Lunds Universitet,Schweden [19])
    • Prof. Dr. R. J. Haug

      (Universität Hannover [20])

    • Prof. Dr. L. Eaves [21] (University of Nottingham, UK) [22]
    • Prof. Dr. T. Brandes [23] (TU Berlin) [24]
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