Unordnungseffekte in magnetischen Halbleitern und Halbleiternanostrukturen

• Applicant: Professor Dr. Wolfram Heimbrodt
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2001 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5327202

Magnetische Halbleiter (MHL) und verdünnte magnetische Halbleiter sind Materialien, die in Bauelementen der Spinelektronik zum Einsatz kommen werden. Die Eigenschaften dieser Halbleiter werden durch den Einbau magnetischer Ionen bestimmt. Im Projekt sollen die fundamentalen Probleme der inhärenten Unordnung der MHL untersucht werden, die für ihre Nutzung als optoelektronisches bzw. elektronisches Material wichtig sind. MHL können auch als Modellsubstanzen dienen, um Unordnungsphänomene in dimensionsreduzierten Halbleiterstrukturen zu untersuchen. Einen Zugang zu den relevanten Fragestellungen bildet dabei die Abhängigkeit der elektronischen Eigenschaften vom magnetischen Verhalten, welche ihrerseits stark durch die statistische Verteilung der magnetischen Ionen, durch Clusterbildung und Segragationseffekte, durch Oberflächen- und Grenzflächenbeschaffenheit bestimmt bzw. beeinflußt werden. Es sollen Relaxationsprozesse der Ladungsträger und Exzitonen und ihrer Spins studiert werden. Neben den bereits in nichtmagnetischen Mischkristallen und Heterostrukturen auftretenden Streumechanismen der Ladungsträger sollte die Spin-Spin Streuung zwischen freien Spins und lokalisierten magnetischen Momenten an Bedeutung gewinnen. Auf der Seite der III-V-MHL werden die Systeme (Ga,Mn)As und GaAs:MnAs bearbeitet. Es sollen die fundamentalen elektronischen und magnetooptischen Eigenschaften untersucht werden. Für das Mischkristallsystem (Ga,Mn)As steht dabei die Frage nach dem Einfluß der Kompositionsunordnung sowie auch die Frage nach dem Grenzflächeneinfluß im Vordergrund. Für das System GaAs:MnAs soll die Wechselwirkung zwischen den MnAs:Ga-Quantenpunkten und dem Wirtsmaterial in Abhängigkeit von der Größe und Verteilung der ferromagnetischen Quantenpunkte untersucht werden. Die Eignung als spinausrichtender Halbleiter in Heterosystemen soll geklärt werden. Als II-VI Halbleiterheterostrukturen auf der Basis verdünnter MHL stehen die Untersuchungen zum Mechanismus der Glättung der unordnungsbedingten Potentialfluktuationen und seine Anisotropie in einem äußeren Magnetfeld im Mittelpunkt. Der Mechanismus ist im Detail zu klären. Die Untersuchungen werden auf Schichten mit Quantendimensionseffekt ausgedehnt, wobei der Grenzflächenfluß in die Diskussion einzubeziehen ist.

• DFG Programme: Research Grants