Nichtlinearer spinabhängiger Transport in nichtmagnetischen Strukturen unter THz-Anregung

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Zhanna Gumenyuk-Sychevska, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 526074932

Das Ziel des Forschungsprojekts ist es, neue Ansätze zur Detektion der Polarisation von THz-Strahlung durch nichtlineare spinabhängige Photoantwort in nichtmagnetischen Halbleiter-Nanostrukturen mit schmaler Bandlücke und niedrigdimensionalen Strukturen zu erforschen, im Hinblick auf die zukünftige Entwicklung neuartiger Typen THz-Detektoren. In vielen modernen Anwendungen ist es wichtig, nicht nur die Leistung, sondern auch die Polarisation des THz-Signals erfassen zu können, aber Terahertz-Spintronik-Emittern fehlt eine aktive Materialplattform zur Kontrolle des elektrischen Felds. Aus diesem Grund sind polarisations- und spinempfindliche THz-Detektoren für Anwendungen in Bereichen der Charakterisierung von spintronischen THz-Emittern wichtig. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung umfassender Einblicke in die Physik nichtlinearer Transportphänomene in THz- und Gleichstrom-betriebenen heißen Elektronensystemen, einschließlich polarisations- und spinabhängiger Effekte, die mit der Verringerung der Kristallsymmetrie in Halbleiterstrukturen (wie Mono- und Bilayer-Graphen, 2DEG und Epitaxieschichten HgCdTe-basierte Bolometer, Feldeffekttransistoren und Schottky-Dioden mit dualem Metallgitter und Empfangsantennen) verbunden sind. Das Projekt schlägt die Untersuchung des nichtlinearen Hochfrequenztransports vor, als neue und leistungsstarke Methode, um auf den Elektronenspin in Halbleitern mit relativistischen Fermionensystemen zuzugreifen und ihn zu charakterisieren, mit Blick auf spin-optoelektronische Anwendungen. Das ultimative Ziel des Projektes ist die Entwicklung des theoretischen und experimentellen Hintergrunds neuartiger schneller vollelektrischer THz-Halbleiterdetektoren, die eine Spinzustandserkennung und Spinzustandstrennung ermöglichen, und die Gütezahl der möglichen Detektoren vorhersagen. Die geplanten theoretischen Untersuchungen sollen zu einem tieferen Verständnis der grundlegenden nichtlinearen Hochfrequenzeigenschaften von Dirac-Fermionen in Halbleitern führen. Die entsprechenden Experimente sollen der unmittelbaren Verifizierung der erhaltenen theoretischen Ergebnisse dienen und wichtige Rückmeldungen bei der Gestaltung von Proben und dem Aufbau des Experiments liefern.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle