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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:
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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
(Lunds Universitet, Schweden),
(Mikroelektronik Centret Lyngy, Dänemark): Quantentransporttheorie
- Prof. Dr. M. Fromhold (University of Nottingham, UK)
- Prof. Dr. L. Eaves
(University of Nottingham, UK): Experiment
- Prof. Dr. J. Kolodzey
(University of Delaware, USA): Hochfrequenzoszillationen (exp.)
- Prof. Dr. E. Gornik
(Institut für Festkörperelektronik TU Wien);
Transmission durch Übergitter (experimentell)
- Prof. Dr. K. F. Renk
(Universität Regensburg); Höchstfrequenz-Oszillationen (experimentell)
- Prof. Dr. A. Wacker
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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
(Ioffe Physico-Technical Institute St. Petersburg, Russia): Schaltfronten
- Prof. Dr. S.W. Teitsworth
(Duke University, NC, USA); Laterale Musterbildung in
niederdimensionalen Halbleiterstrukturen (experimentell)
- Dr. P. Rodin
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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: