Preisträger

Ultraschnelle Dynamik in Graphen

Auger-Prozesse können die Anzahl optisch angeregter Ladungsträger in Graphen deutlich erhöhen.

  • Ermin Malic
  • 09 / 2016 Seite: 55

Graphen steht aufgrund seiner faszinierenden Eigenschaften im Fokus der Grundlagenforschung. Um Graphen in der Nanoelektronik technologisch anwenden zu können, ist ein fundamentales Verständnis der Dynamik von Elektronen im Nichtgleichgewicht notwendig. Die einzigartige elektronische Bandstruktur von Graphen öffnet nämlich zusätzliche Streukanäle, die zu einer technologisch vielversprechenden Vervielfachung optisch angeregter Elektronen führen können.

Der anhaltende Trend zur Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen in der modernen Technologie steht vor fundamentalen physikalischen Grenzen. Die Suche nach neuen Konzepten hat atomdünne Nanostrukturen ins Zentrum der aktuellen Forschung gerückt [1]. Der bekannteste Vertreter dieser perfekten zweidimensionalen Materialien ist Graphen, das aus einer einzelnen Schicht von Kohlenstoff-Atomen besteht [2 – 4]. Lange Zeit galt Graphen als ein rein akademisches Material, das aufgrund zu erwartender thermodynamischer Instabilitäten nicht in der Realität existieren kann. Im Jahr 2004 gelang es Konstantin Novoselov und Andre Geim (Universität Manchester), eine einzelne Kohlenstoff-Schicht aus Graphit abzulösen und somit zum ersten Mal Graphen herzustellen [2]. Sie zeigten, dass das neue Material einzigartige Eigenschaften besitzt, die sowohl für die Grundlagenforschung als auch für technologische Anwendungen hoch interessant sind. So leitet Graphen elektrischen Strom ausgezeichnet, da sich Elektronen dort über weite Strecken nahezu stoßfrei bewegen können („ballistischer Transport“). Die starken Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen einerseits und die Biegsamkeit der gesamten Schicht andererseits ergeben ein außerordentlich reißfestes Material, das gleichzeitig flexibel und nahezu transparent bei optischen Frequenzen ist [3, 4]. (...)

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