Dynamik des Einfangs heißer Elektronen in III-V Halbleitern durch adsorbierte organische Moleküle

• Antragsteller: Professor Dr. Frank Willig
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2000 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5251968

Das Ziel des Projekts ist die zeitaufgelöste Messung der wesentlichen dynamischen Prozesse, die beim Einfang von heißen Elektronen durch große organische Adsorbatmoleküle auf einer Halbleiteroberfläche ablaufen. Als zeitaufgelöste Meßmethode wird 2-Photonen-Photoemission eingesetzt. Die Oberflächen werden so präpariert und charakterisiert, daß ihre atomare Struktur bekannt ist und deren photo-induzierte Veränderung gemessen werden kann. Die Präparation der atomar geordneten Oberflächen der Halbleiter InP und GaP geschieht in der MOCVD Anlage der Arbeitsgruppe. Unter Einsatz eines von der Gruppe patentierten kontaminationsfreien UHV Probentransfers werden Adsorbatmoleküle in einer UHV-Kammer im Bereich unterhalb einer Monolage mit atomarer Ordnung durch Sublimation aufgebracht und von dort zu einer weiteren UHV-Meßkammer für Femtosekunden Messungen überführt. Das Adsorbatmolekül para-Benzochinon, sowie seine chlorsubstituierten Derivate bis zur Stufe des Chloranils, ist mit seinem Sauerstoff-Sauerstoff Abstand passend zum Gitterparameter von InP und GaP gewählt worden. Die große Elektronenaffinität dieser Moleküle ist günstig für die geplanten Untersuchungen. Ausgehend vom para-Benzochinon wird die Elektronenaffinität mit zunehmender Chlorierung bis zum para-Chloranil um 1eV erhöht. Durch die Erzeugung eines Single-Quantum-Well soll in einigen der herzustellenden experimentellen Systeme das unterste unbesetzte Niveau im Halbleiter bis in den Energiebereich des molekularen Donorniveaus des reduzierten Adsorbatmoleküls angehoben werden. Es wird erwartet, daß die in diesem Projekt insgesamt realisierbare Verminderung der für das Elektron auf dem Molekül zugänglichen elektronischen Zustandsdichte im Halbleiter die Geschwindigkeit der Rückinjektion des Elektrons um Größenordnungen verlangsamt. Damit kann der Übergang vom Fall der ultra-schnellen Dynamik bis zum anderen Extremfall einer thermisch aktivierten Injektionsreaktion bei praktisch gleicher atomarer Ordnung und vergleichbarer chemischer Wechselwirkung an der Oberfläche im Experiment vollzogen werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1093: Dynamik von Elektronentransferprozessen an Grenzflächen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Andreas Knorr