Uni Duisburg-Essen (UDE)
Elektronen beim »Tunneln« beobachtet
Forscher der UDE haben Elektronen erstmals direkt dabei beobachtet, wie sie in sogenannte Quantenpunkte eindringen. Besonders für die auf schnelle Pixel angewiesene Bildschirmherstellung sind die beobachteten Effekte interessant.
Annika Kurzmann und Dr. Martin Geller vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben Elektronen beobachtet, wie sie in winzige, »Quantenpunkte« genannte Strukturen eingedrungen sind. Die »Knubbel« werden auch »künstliche Atome« genannt, weil sie wie echte Atome verschiedene Energieniveaus für Elektronen besitzen.
Die siebenundzwanzigjährige Physikerin hat mittels der sogenannten »resonanten Fluoreszenz« erstmals beobachten können, wie ein einzelnes Elektron aus einem Reservoir in einen Quantenpunkt hineingelangt, respektive »tunnelt«. Bislang war dieser Prozess nur elektrisch nachvollziehbar, aber noch nicht beobachtet worden. »Der Quantenpunkt leuchtet bis zu dem Moment, da das Elektron hineintunnelt. Dann geht er aus«, erklärt sie.
Die Physiker stellten fest, dass ein Elektron schnell in Quantenpunkte gelangt, die leer sind und länger braucht, wenn der Quantenpunkt bereits ein Elektron enthält. »Das ist wie im Bus«, erklärt Kurzmann schmunzelnd. »Sie setzen sich ja auch lieber in eine Bank, die noch nicht besetzt ist.«
In weiteren Experimenten mit den nur 20 x 20 x 3 Nanometer kleinen Strukturen brachte Annika Kurzmann ein Ladungspaar in sie ein. Auch hier leuchteten die Quantepunkte, manchmal wurde jedoch Energie auf das einzelne Elektron übertragen, das daraufhin aus dem Quantenpunkt schoss, dessen Leuchten dann abnahm.
Kurzmann und Geller haben diesen sogenannten Auger-Effekt erstmals für bestimmte Halbleitermaterialien nachgewiesen. Dabei entdeckten sie, dass der Effekt das Leuchten besonders stark unterdrückt, wenn das Elektron nur langsam tunnelt. Diese Erkenntnis ist für die Bildschirmherstellung wichtig, die auf Pixel setzt, deren Quantenpunkte besonders kräftig leuchten sollen. Von Vorteil ist es, wenn die Prozesse sehr schnell ablaufen, damit die Pixel nur kurze Zeit dunkel bleiben.
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