Augerprozesse in selbstorganisierten Quantenpunkten
| Projektbeschreibung: Der Auger-Effekt ist ein Vielteilchen-Streueffekt und von großer Bedeutung in der Materialanalyse (Auger-Spektroskopie) und für die optischen Eigenschaften von z. B. Halbleiter-Nanopartikeln, welche als Fluoreszenzmittel bereits kommerziell in Flachbildschirmen Verwendung finden. Der Auger-Prozess ist in solchen kolloidalen Nanopartikeln einer der entscheidenden Prozesse, der die optischen Eigenschaften verschlechtert, da die Energie nichtstrahlend dissipiert. Dabei kommt es zu Umladungen und damit einhergehend einem spektralen Verschieben (spectral wandering) und Ein-/Ausschalten der Emissionsline (blinking). In einzelnen selbstorganisierten Quantenpunkten wurde der Auger-Effekt bisher vernachlässigt. Das hier vorgestellte Projekt will erstmals den Auger-Effekt in selbstorganisierten Quantenpunkten als ideal-kontrollierbares Modellsystem detailliert, mit dem Ziel eines tieferen Verständnisses dieses fundamentalen Effekts, untersuchen. Hierfür werden in enger Kooperation der Projektleiter an der Ruhr-Universität Bochum und der Universität Duisburg-Essen unterschiedliche Quantenpunktstrukturen hergestellt, mit verschiedensten Verfahren charakterisiert und anschließend mittels resonanter Fluoreszenz bezüglich ihrer Auger-Raten untersucht. Insbesondere sollen Proben mit unterschiedlicher Form und Größe der Quantenpunkte, verschiedener Tunnelkopplung an ein Reservoir und Übergitterstruktur (Subbänder) verglichen werden. Zusätzlich sollen externe magnetische und interne elektrische Felder eingeschaltet werden. Dieses ermöglicht es, den Einfluss auf Linienbreiten und Emissionsintensitäten zu verstehen und somit Kontrollmöglichkeiten der Auger-Rekombination mittels externer und interner Parameter aufzuzeigen. Ein fundamentales Verständnis der zugrundeliegenden Vorgänge wird die Unterdrückung dieses Prozesses ermöglichen und die Erzeugung von Quanten-Emittern mit hoher Intensität und geringer Linienverbreiterung vorantreiben. Projektleiter: Arne Ludwig und Paul Geller GEPRIS - Detailseite |
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| English version: The Auger-effect is a many-particle scattering effect and of great significance, for instance, in material analysis (Auger-spectroscopy) and in optoelectronic devices where nanoparticles are used as light emitters like the fluorescence medium in commercially available television screens. In such colloidal nanoparticles, the Auger-process is decisive for inefficiencies in the photon conversion process, as the energy gets dissipated non-radiatively. This leads to spectral wandering (shifts of the emission wavelength) and blinking (on- and off-switching of the luminescence) of the nanoparticles. In single self-organized quantum dots, the Auger-effect has been neglected so far. In the presented project, this Auger-effect will be studied in detail in order to a get a deeper understanding of this fundamental effect on a well-known model system of self-assembled quantum dots. For this purpose, various quantum dot structures will be grown, characterized by a range of methods and finally investigated via resonance fluorescence towards their Auger-characteristics. This will be done in close cooperation of two project leaders located at the Ruhr-Universität Bochum and the Universität Duisburg-Essen. Especially sample structures with quantum dots of different size and shape, having different tunnel-coupling to a charge reservoir and an additional super lattice for creation of sub-band states will be grown and measured by resonance fluorescence. Moreover, the influence of external magnetic- and internal electric field on the Auger-recombination rate will be studied. A detailed understanding of the Auger effect in self-organized quantum dots could reveal external or internal tuning knobs to suppress the Auger-recombination and create structures for quantum-light emitters with high intensity and narrow linewidth. Project leader: Arne Ludwig and Paul Geller GEPRIS - Project Details |