Kontaktlose Messung elektronischer Dynamiken in Nanostrukturen mittels Terahertz-Mikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Kersting
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15744446

Eine der größten Herausforderungen an die Nanoelektronik ist es, die Quantendynamiken von Elektronen kontrolliert auszunutzen. Die intrinsischen Dynamiken nanostrukturierter Elektronensysteme können jedoch nur schwer mittels elektrischer Messmethoden erfasst werden, da stets das Detektorsystem Einfluss auf die zeitliche Entwicklung der Quantenzustände hat. Die zeitaufgelöste Terahertz-Spektroskopie ermöglicht einen alternativen Ansatz. Sie erlaubt die kontaktlose und somit nicht-invasive Messung von Quantendynamiken in Halbleiter-Nanostrukturen, ohne dass diese von extrinsischen Einflüssen wie z.B. elektrischen Zuleitungen oder Oberflächeneffekten beeinflusst werden. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines THz-Mikroskops, dessen räumliche Auflösung es erlauben soll, individuelle Quantenpunkte zu adressieren. Zeitaufgelöste Messungen werden direkt die oszillierende Polarisation des elektronischen Quantenzustandes zeigen, von der auf die fundamental wichtige Kohärenzzeit der Elektronen geschlossen werden kann. Während in makroskopischen Halbleitern die Kohärenzzeit selbst bei kryogenen Temperaturen auf wenige Pikosekunden begrenzt ist, wird für einen individuellen Quantenpunkt eine intrinsische Kohärenz im Nanosekunden-Bereich erwartet. Über den Projektrahmen hinaus sind die erwarteten Einblicke in die elektronischen Quantendynamiken für die festkörperbasierte Quanteninformationsverarbeitung von fundamentaler Wichtigkeit.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen