Wechselspiel zwischen elektrischer Ladung und Licht

Die nanometergroße Spitze eines Rastertunnelmikroskops erzeugt auf kleinster Skala elektrische Felder innerhalb einer Halbleiteroberfläche. Mit Hilfe optischer Anregung oder per Ladungsinjektion durch den Tunnelstrom kann das Gleichgewicht der Feldabschirmung aktiv gestört werden.

Viele heutige elektronische Bauteile haben im Zuge ihres Miniaturisierungsprozesses eine Größe auf der atomaren Skala erreicht. Ein substantieller Faktor für eine erfolgreiche Funktionalität ist hierbei die Kontrolle elektrischer Ladungen und Felder auf kleinster Skala.

Ein Forscherteam der Universität Göttingen hat ein Modellsystem gefunden, mit dem es möglich ist, die Dynamik einzelner Ladungsträger innerhalb solcher elektronischen Strukturen mit molekularer Auflösung zu charakterisieren. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

„Das Experiment besteht aus einer Kombination von optischer Anregung mit Hilfe eines Lasers und der Rastertunnelmikroskopie“, erklärt Erstautor Philipp Kloth vom IV. Physikalischen Institut der Universität Göttingen. „Wie bei einer Solarzelle werden durch die Anregung der Halbleiteroberfläche mit Licht freie Ladungsträger generiert.“

Neu ist nun die Rolle des Rastertunnelmikroskops: Dies ist nicht nur in der Lage, das Material auf atomarer Skala abzubilden, sondern kann zusätzlich genutzt werden, um gezielt Ladungen in das System zu injizieren.

„Damit ist es möglich, das Gleichgewicht der optisch generierten Ladungsträger aktiv zu stören. Als Folge lassen sich die Konzentration von freien Ladungsträgern kontrolliert einstellen und damit verschiedene Abschirmmechanismen von elektronischen Feldern auf atomarer Skala simulieren“, so Mitautor Dr. Martin Wenderoth vom IV. Physikalischen Institut der Universität Göttingen.

Die neuen Ergebnisse, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 1073 erzielt wurden, stehen exemplarisch für jüngste Entwicklungen eines neuen Forschungsschwerpunktes am Göttingen Campus. Der SFB 1073 befasst sich speziell mit der Kontrolle von Energieumwandlungen auf kleinster Skala.

Das im Forschungsprojekt von Dr. Wenderoth entwickelte und in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Claus Ropers und Prof. Dr. Alec Wodtke konzipierte Experiment stellt hierbei einen wichtigen Baustein zur Untersuchung solcher Prozesse dar.

„In Zukunft soll die Lichtanregung auf Oberflächen gezielt dazu eingesetzt werden, chemische Prozesse einzelner Moleküle auszulösen und dann mit dem Rastertunnelmikroskop zu charakterisieren“, so Dr. Wenderoth. Dabei könnte das Verständnis solcher Prozesse bei der Entwicklung von künstlicher Photosynthese helfen und somit zur Entwicklung effizienter Anwendungen zur Energiegewinnung und -konversion beitragen.

Originalveröffentlichung: Philipp Kloth et al. Controlling the screening process of a nanoscaled space charge region by minority carriers. Nature Communications. Doi: 10.1038/ncomms10108.

Hinweis an die Redaktionen:
Fotos zum Thema haben wir im Internet unter http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=5397 zum Download bereitgestellt.

Kontaktadresse:
Dr. Martin Wenderoth
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – IV. Physikalisches Institut
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-9367 oder -4536
E-Mail: wenderoth@ph4.physik.uni-goettingen.de
Internet: http://www.uni-goettingen.de/de/500611.html

http://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?cid=5397

Media Contact

Thomas Richter idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie

Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Eine optische Täuschung gibt Einblicke ins Gehirn

Yunmin Wu erforscht, wie wir Bewegung wahrnehmen können. Inspiriert durch ein Katzenvideo, kam sie auf die elegante Idee, die Wasserfall-Illusion in winzigen Zebrafischlarven auszulösen. Im Interview erzählt die Doktorandin vom…

Globale Analyse über effektive und topographische Wassereinzugsgebiete

Forschende legen erste globale Analyse vor, wie effektive und topographische Wassereinzugsgebiet voneinander abweichen Topographisch skizzierte Wassereinzugsgebiete sind eine räumliche Einheit, die sich an den Formen der Erdoberfläche orientieren. In ihnen…

Strukturbiologie – Das Matrjoschka-Prinzip

Die Reifung der Ribosomen ist ein komplizierter Prozess. LMU-Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass sich dabei die Vorläufer für die kleinere Untereinheit dieser Proteinfabriken regelrecht häuten und ein Hüllbestandteil nach dem…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close