Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nicht erwartet, aber sehr erwünscht: Quantenpunkte in Zinkoxid Nanodrähte eingebaut

14.04.2008
Forschern um den Physiker Prof. Dr. Marius Grundmann von der Universität Leipzig ist es gelungen, Quantenpunkte in Zinkoxid (ZnO)-Nanodrähte einzubauen, dies anhand der optischen Emission nachzuweisen und in Zusammenarbeit mit einer Gruppe des National Center of Scientific Research Demokritos in Athen auch die mikroskopischen Ursachen der Quantenpunktbildung aufzuklären.

Quantenpunkte sind nur wenige Nanometer große Kristalle, in denen Elektronen eingesperrt sind. Leipziger Physikern ist es nun gelungen, solche Quantenpunkte in Zinkoxid (ZnO)-Nanodrähte einzubauen.

Seit einigen Jahren arbeiten die Wissenschaftler um Prof. Dr. Marius Grundmann, Direktor des Instituts für Experimentelle Physik II, und Koordinator des Europäischen Exzellenznetzes für Halbleiter-Quantenpunkte (Self-Assembled semiconductor Nanostructures for new Devices in photonics and Electronics - SANDiE) an der Lösung dieses Problems.

"Nun ist es gelungen, auch wenn wir im konkreten Fall zunächst Quantenschichten angestrebt haben.", freut sich Professor Grundmann. Damit ist der Weg für neue technische Anwendungen offen.

... mehr zu:
»Nanodraht »Quantenpunkt »Zinkoxid

"Der Einbau der Quantenpunkte in ZnO-Nanodrähte wird die direkte Stromzufuhr an die Quantenpunkte erlauben und öffnet damit den Weg für neuartige nanoskopische Lichtquellen.", sagt Professor Grundmann. "Diese könnten zukünftig für Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie zum Beispiel als Quelle für polarisierte Einzelphotonen verwendet werden."

Konsequenzen aus der Heisenberg'schen Unschärferelation

Den Prinzipien der Quantenmechanik folgend, bewirkt die scharfe räumliche Lokalisation der Elektronen einen Impuls und damit eine kinetische Energie. Diese konnte als Erhöhung der Photonenenergie von den Leipziger Forschern beobachtet werden. "Man sieht hier direkt die Konsequenzen aus der Heisenberg'schen Unschärferelation.", erklärt Professor Grundmann.

Sein Doktorand Christian Czekalla, der im Rahmen der Graduiertenschule BuildMoNa von Professor Grundmann und Professor Jürgen Haase gemeinsam betreut wird, hat die Nanodrähte im Detail spektroskopisch untersucht. Hierzu nutzte er in Zusammenarbeit mit Kollegen des CNRS in Grenoble dortige Forschungsaufenthalte, um mit hoher räumlicher und spektraler Auflösung einzelne Nanodrähte zu vermessen. Dabei fand er die spezielle Quantenpunkt-Emission, die sich durch große spektrale Schärfe auszeichnet. So konnte ein Effekt nachgewiesen werden, den man nicht erwartet hatte.

Überraschend: Quantenpunkte auf den Nanodrähten

Denn: "Es sollte eine dünne Schicht ZnO zwischen den magnesiumhaltigen Schichten entstehen, die als elektronische Barriere wirkt und die Elektronen im ZnO einzwängt. Die ZnO Nanodrähte wurden dazu mittels einer neuaufgebauten Apparatur für Gepulste Laserdeposition (PLD) bei für PLD ungewöhnlich hohen Drücken (etwa 100 mbar) in Leipzig hergestellt. Auf die ZnO-Nanodrähte wurde eine Materialabfolge von Magnesium-Zinkoxid, Zinkoxid und nochmals Magnesium-Zinkoxid abgeschieden.", sagt der Leiter der PLD, Dr. Michael Lorenz. Auf flachen Substraten und großen Flächen wird dieser Prozess von den Leipziger Halbleiterphysikern gut beherrscht. "Auf den Nanodrähten ist aber keine zusammenhängende Schicht gewachsen, sondern es sind Quantenpunkte entstanden." so Dr. Lorenz.

Ursachen der Quantenpunktbildung aufgedeckt

In Zusammenarbeit mit einer Gruppe des National Center of Scientific Research Demokritos in Athen, die auf Transmissions-Elektronenmikroskopie spezialisiert ist, wurden auch die mikroskopischen Ursachen der Quantenpunktbildung aufgeklärt.

Die Resultate wurden in Nanotechnology 19(11), 115202
(2008) veröffentlicht und auf dem Titelbild als "Featured Article" präsentiert.
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Marius Grundmann
Telefon: 0341 97-32650
E-Mail: grundmann@physik.uni-leipzig.de

Dr. Bärbel Adams | Universität Leipzig
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de/~hlp
http://www.uni-leipzig.de/~hlp/publications/znoqd

Weitere Berichte zu: Nanodraht Quantenpunkt Zinkoxid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Die „dunkle“ Seite der Spin-Physik
16.01.2018 | Technische Universität Berlin

nachricht Blick ins Universum
15.01.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Im Focus: Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen

Forscher schaffen neue Generation von Knochenimplantaten

Wissenschaftler am Julius Wolff Institut, dem Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien und dem Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

Tagung „Elektronikkühlung - Wärmemanagement“ vom 06. - 07.03.2018 in Essen

11.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuem Onlineauftritt - Lösungskompetenz für alle IT-Szenarien

16.01.2018 | Unternehmensmeldung

Die „dunkle“ Seite der Spin-Physik

16.01.2018 | Physik Astronomie

Wetteranomalien verstärken Meereisschwund

16.01.2018 | Geowissenschaften