Spinrauschspektroskopie in Halbleitern

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Oestreich
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 25903526

Eine wichtige Signatur der Spindynamik in Halbleitern resultiert aus der thermischen Fluktuation der Elektronenspinorientierung, die auf der Zeitskala der Spinlebensdauer fluktuiert und dadurch Spinrauschen verursacht. Das Spinrauschen in Halbleitern kann mittels Faradayrotations-Spinspektroskopie gemessen werden und liefert Informationen über Spinkorrelationen, den Landé-g-Faktor und über Spinrelaxationszeiten von Elektronen im Leitungsband, in Störstellen und in Halbleiterquantenpunkten. Schwerpunkt dieses Projektes ist die quantitative Messung des Spinrauschens in Halbleiternanostrukturen. Zunächst wird das Spinrauschsignal eines Ensemble von lokalisierten und von freien Elektronen in Abhängigkeit von Detektionswellenlänge und Temperatur theoretisch und experimentell untersucht. Danach wird das Spinrauschen an einem einzelnen Quantenpunkt beziehungsweise einer einzelnen Störstelle nachgewiesen, der Einfluss des Kernspins durch optisches Pumpen der Kernspins manipuliert und die Anwendbarkeit von einzelnen Donatoren in Mikroresonatoren als empfindliche Magnetfeldsensoren mit extrem hoher Ortsauflösung studiert. Abschließend wird Spinrauschen an Donatoren in isotopenreinen 28Si, das keinen Kernspin, extrem scharfe Ensemble-Donatorresonanzen und außergewöhnlich lange Spinrelaxationszeiten besitzt, experimentell verifiziert und Einsatzmöglichkeiten für metrologische Magnetfeldmessungen geprüft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Closed-Cycle Cryostat
• Gerätegruppe: 8550 Spezielle Kryostaten (für tiefste Temperaturen)