Hochleistungs-Multicore-Computeserver

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 184200426

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Mikroskopische Simulation der optischen Eigenschaften von indirekten Halbleitern: Optische Bauelemente auf Basis von Silizium, Germanium und SiGe-Heterostrukturen werden momentan intensiv erforscht. Die theoretische Beschreibung der optischen Eigenschaften beschränkte sich jedoch bisher meist auf simple Einteilchenmodelle. In diesem Projekt wird nun eine mikroskopische Theorie auf Basis der Halbleiterblochgleichungen entwickelt. Damit können die optischen Eigenschaften konsistent beschrieben und auf verschiedenen Niveaus berechnet werden, beispielsweise mit und ohne Coulombwechselwirkung, in Effektive-Masse-Näherung oder mit einer im Rahmen einer k.p-Theorie berechneten Bandstruktur. Hüpfprozesse in anorganischen und organischen Halbleitern: In vielen Halbleitern erfolgt der Transport von Ladungsträgern über Hüpfprozesse. Bisher wurden in meiner Arbeitsgruppe exemplarisch zwei Materialien herausgegriffen: Ga(AsBi) als neuartiges anorganisches Materialsystem zeigt eine große optische Linienbreite und andere Indikatoren einer Ladungsträgerlokalisierung. Durch unsere Simulation der Photolumineszenz konnte gezeigt werden, dass hier eine zweiskalige Unordnung vorliegt. Weiterhin wurde der Ladungsträgertransport in Phthalocyaninen modelliert. Hier ist das Ziel ein Abgleich von theoretisch und experimentell ermittelten Kennlinien, insbesondere auch in Abhängigkeit vom Barrierenmaterial. Anderson-Modell der Lokalisierung: Die Untersuchung des Lokalisierungsverhaltens elektronischer Zustände in ungeordneten Systemen mit Hilfe des Anderson-Modells wurde erweitert auf andere Nachbarschaftsbeziehungen, insbesondere auf das Pyrochlorgitter, eine eckenteilende tetragonale Struktur. Außerdem wurde der Einfluss von korrelierter Unordnung auf den Metall-Isolator-Übergang im Anderson- Modell analysiert. Quasikristalle: Die elektronischen Wellenfunktionen von quasiperiodischen Systemen wurden mit Hilfe der Multifraktalanalyse und eines Renormierungsgruppenansatzes beschrieben. Unter anderem wurden die elektronischen Zustände im Impulsraum charakterisiert, die Wellenpaketdynamik und Quantendiffusion untersucht sowie Skalenexponenten bestimmt. Die Effizienz eines für die Multifraktalanalyse wichtigen Algorithmus konnte verbessert werden, unabhängig vom untersuchten Modell. Supraleiter: Das t-J-Modell in Spinwellennäherung und seine Verallgemeinerungen wurden benutzt, um das supraleitende Verhalten und die magnetischen Eigenschaften der Kupratperovskite zu beschreiben. Insbesondere wurde der Mechanismus der magnetischen Inkommensurabilität und die Pseudolücke in diesen Materialien untersucht. Dichtefunktionalrechnungen für Oberflächen und Grenzflächen: Mit Hilfe von Modellrechnungen auf Basis der Dichtefunktionaltheorie wurden strukturelle, elektronische und spektroskopische Eigenschaften unter anderem von Heterophasengrenzen untersucht. Dichtefunktionalrechnungen zur Spektroskopie organischer Halbleiter: In diesem Zusammenhang wurden die vibronischen Eigenschaften von Phthalocyaninen berechnet, um experimentelle Spektren zu interpretieren. Modellierung von Nanodevices: Der Einfluss atomarer Defekte in und adsorbierter Atome auf Kohlenstoff- Nanoröhren auf die elektronischen Eigenschaften und insbesondere das Transportverhalten wird mit atomistischen Simulationsmodellen untersucht. Erste Ergebnisse zeigen starke Lokalisierung. Durch Multiskalen-Modellierung wurde das Design von nanoskaligen Bauelementen in mikroskaligen Sensorstrukturen optimiert. Materialeigenschaften von Halbleiterbauelementen: Mit Dichtefunktionalrechungen wurden Materialien mit extrem niedrigen und sehr hohen Dielektrizitätskonstanten analysiert, welche für schnellere elektronische Bauelemente von großer Bedeutung sind. Insbesondere wurden Aussagen zur Reparatur von im Herstellungsprozess geschädigten Schichten dieser Materialen gewonnen. Strukturoptimierung von Proteinmodellen: Verschiedene Algorithmen zur Optimierung von BLN- Modellen wurden verglichen. Deutliche Verbesserungen gegenüber bisher in der Literatur verfügbaren Algorithmen konnten durch eine neue Methode erzielt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Correlation-strength driven Anderson metal-insulator transition. Phys. Rev. B 85, 205147 (2012)
  A. Croy und M. Schreiber
  
• DFT investigations of the piezoresistive effect of carbon nanotubes for sensor application. Phys. Stat. Sol. B 249, 2450 (2012)
  C. Wagner, J. Schuster und T. Gessner
  
• Dissolution of CF-polymer films at ultra low-k surfaces using diluted HF. ECS J. Solid State Sci. Technol. 1, N14 (2012)
  R. Leitsmann, O. Böhm, P. Plänitz, C. Radehaus, M. Schaller und M. Schreiber
  
• Hole System Heating by Ultrafast Intraband Energy Transfer in optically excited Ge/SiGe quantum wells. Phys. Rev. B 85, 165312 (2012)
  K. Kolata et al.
  
• Magnetic phase diagram of the spin-1 two-dimensional J1-J3 Heisenberg model on a triangular lattice. Phys. Lett. A 376, 1062 (2012)
  P. Rubin, A. Sherman und M. Schreiber
  
• Renormalization group approach for the wave packet dynamics in golden-mean and silver-mean labyrinth tilings. Phys. Rev. B 85, 224205 (2012)
  S. Thiem und M. Schreiber
  
• Silylation of silicon bonded hydroxyl groups by silazanes and siloxanes containing an acetoxy group. N-trimethylsilylimidazole vs. dimethyldiacetoxysilane. Comp. Theor. Chem. 991, 44 (2012)
  O. Böhm, R. Leitsmann, P. Plänitz, C. Radehaus, M. Schreiber und M. Schaller
  
• The role of power-law correlated disorder in the Anderson metal-insulator transition. Eur. Phys. J. B 85, 165 (2012)
  A. Croy, P. Cain und M. Schreiber
  
• Comparison of quantum mechanical methods for the simulation of electronic transport through carbon nanotubes. Microelectronic Engineering, 106, 100 (2013)
  A. Zienert, J. Schuster und T. Gessner
  
• DFT investigation of the heterostructure GaP(001) on Si(001). Nanoscience and Nanotechnology Letters 5, 73 (2013)
  G. Steinbach, M. Schreiber und S. Gemming
  
• DFT study of vibronic properties of d8 (Ni-,Pd-, and Pt-) phthalocyanines. J. Chem. Phys. 138, 014306 (2013)
  D. Pouladsaz, M. Schreiber und T.G. Gopakumar,
  
• Electronic wave functions of quasiperiodic systems in momentum space. Eur. Phys. J. B 83, 372 (2013)
  S. Rolof, S. Thiem und M. Schreiber
  
• Extended Hückel theory for carbon nanotubes: band structure and transport properties. J. Phys. Chem. A, 117, 3650 (2013)
  A. Zienert, J. Schuster und T. Gessner
  
• Mechanisms of the magnetic incommensurability in p-type cuprate perovskites. J. Supercond. Nov. Magn. 26, 1733 (2013)
  A. Sherman und M. Schreiber,
  
• Novel k-restoring scheme for damaged ultra-low-k materials. Microelectronic Engineering 112, 63 (2013)
  O. Böhm, R. Leitsmann, P. Plänitz, T. Oszinda und M. Schreiber
  
• Partitioning schemes and non-integer box sizes for the box-counting algorithm in multifractal analysis. Eur. Phys. J. B 86, 48 (2013)
  S. Thiem und M. Schreiber
  
• Strongly correlated electron system in the magnetic field. Physics Letters A 377, 2979 (2013)
  A. Sherman und M. Schreiber
  
• The degradation process of high-k SiO2/HfO2 gate stacks: A combined experimental and first principles investigation. IEEE Transactions on Electron Devices 61, 1278 (2013)
  E. Nadimi, G. Roll, R. Öttking, P. Plänitz, C. Radehaus, M. Schreiber, R. Agaiby, M. Trentzsch, S. Kupke, S. Knebel, S. Slesazeck und T. Mikolajick
  
• Wave functions, quantum diffusion, and scaling exponents in golden-mean quasiperiodic tilings. J. Phys.: Condens. Matter 25, 075503 (2013)
  S. Thiem und M. Schreiber