Austausch-Wechselwirkung in Übergangsmetall-dotierten 2D Hetero-Nanoplättchen

• Antragsteller: Professor Dr. Gerd Bacher
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399377107

Fortschritte auf dem Gebiet kolloidaler Nanokristalle ermöglichen neuerdings die Herstellung von Nanoplättchen mit komplexer Geometrie, wie z.B. Kern-Schale, Kern-Krone und Kern-Krone-Schale Architektur. Damit kann die räumliche Verteilung der Wellenfunktionen von Ladungsträgern in gezielt eingestellt werden. Die quasi-2-dimensionale (2D) Zustandsdichte dieser Materialien, verbunden mit starker Quanteneinschränkung, resultiert in faszinierenden elektronischen und opto-elektronischen Eigenschaften und eröffnet Wege für neuartige Anwendungen.In diesem Projekt soll die Funktionalität dieser neuen Materialklasse durch Dotierung mit Übergangsmetallen erweitert werden. Die entsprechenden Nanoplättchen – aktuell noch einzigartig in der Welt – werden durch unseren Kooperationspartner, Prof. H.V. Demir von der Nanyang Technological University Singapur, zur Verfügung gestellt. Quasi Typ II (CdSe/CdS) und Typ II (CdSe/CdTe) Heterostrukturen, dotiert mit Mangan oder Kobalt, stellen die Materialbasis für die geplanten Untersuchungen zur s,p-d Austauschwechselwirkung zwischen Dotieratomen und Ladungsträgern im Leitungs- und Valenzband dar. Durch Hetero-Nanoplättchen mit Atomlagen-genauer Dickenkontrolle und Monolagen-präziser Positionierung der Dotierstoffe soll der Überlapp der Ladungsträger-Wellenfunktion mit den Dotieratomen gezielt verändert werden. Die Tatsache, dass in den Nanoplättchen eine Vielzahl exzitonischer Übergänge mit unterschiedlichem Lochcharakter (Schwerloch, Leichtloch, Split-off-Loch) mittels magneto-optischer Spektroskopie separiert werden können, gibt Zugang zu den s-d und p-d Austauschkonstanten in reduzierten Dimensionen. Damit wollen wir die größenabhängigen s-d und p-d Austauschkonstanten für Mn- und Co-dotierte Nanoplättchen bestimmen und die einzigartige Architektur von Typ II Hetero-Nanoplättchen nutzen, um magnetische Polaronen mit definierter Magnetisierungsrichtung optisch zu generieren. Der Ligandenfeld-Übergang in Co-dotierten Nanoplättchen soll mit dem Ziel untersucht werden, lokale Verspannungseffekte am Hetero-Übergang experimentell zu erfassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Singapur
• Kooperationspartner: Professor Dr. Hilmi Volkan Demir