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

    (Lunds Universitet, Schweden),

    A.-P. Jauho

    (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)

   

   

  
  

  
  

 

 

 

 

 

• Resonante Tunnelstrukturen,

  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)

   

   

  
  

  
  

   

   

 

• Quantenpunktstrukturen,

  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, Dr. P. Samuelsson (Lunds Universitet,Schweden)
  • Prof. Dr. R. J. Haug

    (Universität Hannover)

  • Prof. Dr. L. Eaves (University of Nottingham, UK)
  • Prof. Dr. T. Brandes (TU Berlin)