Theoretical investigations of surface modifications and doping of semiconductor nanowire structures

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Frauenheim
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 186128001

Das Ziel des Projektes besteht darin, die Änderungen in den opto-elektronischen Eigenschaften von Halbleiter Nanodrähten durch Funktionalisierung der Nanodrähte zu bestimmen. Diese Funktionalisierungen können entweder durch Modifikation der Oberfläche durch molekulare Gruppen, oder durch Quantenfilme oder Quantenpunkte an der Oberfläche erreicht werden. Alternativ kann eine Funktionalisierung durch Dotierung mit Übergangsmetallelementen oder seltenen Erdelementen erreicht werden, wodurch ebenfalls die opto-elektronischen Eigenschaften von Nanodrahtsystemen verändert werden können. Wir werden eine Kombination von Dichtefunktionaltheorie, Vielteilchenzugängen, wie dem GW-Methode oder der Bethe-Salpeter Gleichung, oder Dichtefunktionalbasiertem tight-binding (DFTB) benutzen um die elektronischen und optischen Eigenschaften von funktionalisierten Nanodrähten zu bestimmen. Die Kontrolle der Halbleiter-Organischen Grenzfläche und des Dotierprofils wird eine Optimierung des Anwendungspotentials in neuartigen optoelektronischen Bauelementen ermöglichen. Schwerpunkt der Untersuchungen werden zum einen die optischen Eigenschaften von mit organischen Molekülen oberflächenfunktionalisieren Nanodrähten sein um das Anwendungspotential solcher Systeme für LEDs und photo-voltaische Anwendungen zu bestimmen. In diesen Untersuchungen wird der Mercator Fellow Dr. A. L. da Rosa Ihre Erfahrungen in der Oberflächenfunktionalisierung von GaN und ZnO einbringen. Zum anderen werden wir untersuchen inwiefern dotierte Nanodrähte sich als Einzelphotonenquellen eignen. Hierbei sind Übergangsmetallelemente den seltenen Erden, die in der ersten Projektphase untersucht wurden, überlegen und unsere theoretischen Untersuchungen werden die experimentellen Aktivitäten ergänzen um das Dotierprofil und die Wahl des Übergansmetallelements für Einzelphotonenquellen zu optimieren. Diese Untersuchungen werden es auch erlauben die Reabsorption der emitierten Einzelphotonen im Nanodraht aufgrund intrinsischer Defekte zu minimieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1616: Dynamik und Interaktion von Halbleiternanodrähten für die Optoelektronik