Projektübersicht

Das Ziel dieses Projektes ist die realistische Beschreibung elektronischen Transports durch komplexe Strukturen, einschliesslich Transport durch Moleküle. Wir benutzen die Dichte-Funktional-Theorie, um Informationen über die elektronische Struktur der Zuleitungen und der Moleküle zu gewinnen. Die Transporteigenschaften werden mit Hilfe von Nicht-Gleichgewichts-Greens-Funktionen berechnet.

Es ist bekannt, dass die Dichtefunktionaltheorie eine realistische Beschreibung der elektronischen Struktur einer Vielzahl von komplexen Materialien, einschliesslich Grenz- und Oberflächen, bietet. Einsichten in die Limitierungen der Dichtefunktionaltheorie sind durch das Studium einfacher Gittermodelle möglich, deren Eigenschaften exakt bekannt sind.

Ziel des Projekts ist es, magneto-optische Sensoren für die Analyse von Magnetfeld- bzw. Stromverteilungen zu untersuchen bzw. zu entwickeln und diese in ein Licht-Mikroskop zu integrieren. Die magnetooptischen Sensoren basieren dabei auf Eisen-Granat-Schichten, die auf geeigneten Substraten mittels Laserablation aufgebracht werden sollen. Es gilt hierbei (um eine hohe Sensitivität zu erhalten) möglichst dicke Schichten zu wachsen, die sich nur mit einer Multilayerstruktur realisieren lassen. In diesem Zusammenhang soll die Entstehung, Art und Dynamik von Defekten und Phasen der Filme und deren Auswirkung auf die magneto-optischen Eigenschaften untersucht werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird ein Demonstrator aufgebaut. Dazu sind die Schichten zusätzlich mit qualitativ hochwertigen Spiegel- und Schutzschichten zu versehen.

Im Teilprojekt D5 des SFB 484 werden Feldeffekt-Experimente an der Grenzfläche zwischen organischen Halbleitern und anorganischen Dielektrika mit hoher Polarisation durchgeführt. Dabei sollen grundlegende Fragen zum Transportmechanismus sowie theoretische Vorhersagen zu Korrelationseffekten bei hohen Ladungsträgerdichten in derartigen Strukturen untersucht werden.

The self-organized formation of a regularly nano-patterned light source with possible properties of a distributed feedback (DFB) laser is studied. To this end, the self-organized formation of 2-dimensional photonic crystals from colloidal particles on suitable solid surfaces is investigated. The filling of fluorescent materials within the open spaces of such colloidal crystals is examined, along with the emission properties of the light emitter and the light propagation modes in the photonic crystal. The aim is to achieve strong emission in the visible to UV range of the spectrum and single-mode extraction at specific wavelengths determined by the periodicity of the photonic crystal. Based on the experience with such systems, attempts will be made to replace the fluorescent material by organic LED structures, which can be electrically contacted and operated.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von optimierten OLED-Strukturen auf der Basis niedermolekularer Materialien für Anwendungen in der Beleuchtungstechnik. Durch die Kombination aus numerischen Simulationen und experimentellen Untersuchungen der optischen Emissionseigenschaften soll der Aufbau der OLEDs im Hinblick auf eine möglichst effiziente, winkelunabhängige Emission von weißem Licht optimiert werden.

Es wird eine Computersimulation entwickelt, die den Ausscheidungsvorgang von SiC in stark kohlenstoffdotiertem kristallinen Silizium beschreibt. Der zum großen Teil noch unverstandene Ausscheidungsvorgang soll dadurch nachvollziehbar und besser kontrollierbar werden. Insbesondere soll durch die Simulation die Kinetik der beim Ausscheidungsvorgang ablaufenden Strukturveränderungen sowohl in der Ausscheidung selbst als auch in deren kristalliner Umgebung einschließlich der Spannungszustände erstmals beobachtbar werden. Mit Hilfe von verfügbaren Potentialen für Silizium und Kohlenstoff aus der Gruppe von Kai Nordlund an der Universität von Helsinki und den weitläufigen Erfahrungen dieser Gruppe im Bereich der Simulation mit diesem Materialsystem wird eine molekulardynamische Simulation erarbeitet. Die per Simulation erzielten Ergebnisse werden mit numerisch auszuwertenden transmissionselektronenmikroskopischen Abbildungen des Si-Gitters in verschiedenen Phasen des Ausscheidungsvorgangs verglichen.

Die Eigenschaften von ultrakalten bosonischen und fermionischen Gasen werden mit Hilfe analytischer und numerischer Methoden untersucht. Zentrale Fragestellungen betreffen Phasenübergänge (BEC-Mott-Übergang im Bosegas, Spinordnungsübergänge im fermionischen Gas), Dynamik der Quantengase und Ausbildung von Vortices im BEC beim stark wechselwirkenden Bosegas.

Experimental studies of quantum Hall systems under the microwave irradiation have revealed a number of new types of magnetoresistance oscillations induced by the electromagnetic waves. Some of these new phenomena have been used for the creation of innovative devices such as frequency sensitive detectors and spectrometers of microwave and terahertz radiation. The goal of this project is to develop a theory of the interaction of microwaves with two-dimensional electron systems, to explain the observed phenomena and to find the ways of improving the new device operation.

The goal of the project is to theoretically study the microwave photoresponse of two-dimensional electron systems related to the excitation of the edge magnetoplasmons in them and the resulting detection and spectroscopy of microwave radiation.

In diesem Projekt wenden wir quasiklassische Methoden auf korrelierte elektronische Systeme an, d. h. solche, in denen dynamischen Fluktuationen der Ladungen und der Spins eine wesentliche oder sogar eine zentrale Bedeutung zukommt. Beispielsweise behandeln wir die Frage, wie weit diese Methoden zur Beschreibung von Luttinger-Flüssigkeiten anwendbar sind, insbesondere bei Berücksichtigung von zufälligen Defekten. Es konnte auch gezeigt werden, dass experimentell gemessene Zero-Bias-Anomalien in Kupfer-Nanobrücken in der Tat durch dynamische Ladungsfluktuationen erklärt werden können - während die Rolle der entsprechenden Spinfluktuationen noch ungeklärt ist. In einem nächsten Schritt werden wir die so erweiterte "Quasiklassik" auf thermoelektrische Effekte in ungeordneten Metallen anwenden.

Im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie wollen wir Grenzflächen verschiedenster Art untersuchen. Ein Projekt behandelt die Grenzfläche zwischen einfachen und korrelierten Metallen, wie Filme von oxidischen Hochtemperatursupraleitern auf Metallsubstraten, ein weiteres die metallische Grenzfläche, die sich im Kontakt zweier Isolatoren ergeben kann. Ein wichtiges Thema sind organisch/anorganische Grenzflächen, sowie die Selbstorganisation von beispielsweise Platin-Ketten auf einem Germanium-Substrat. Ebenso untersuchen wir niedrigdimensionale Sturkturen, die in komplexe Systeme eingebttet sind. Ein Beispiel hierfür sind die Spin-Ketten in Sr₁₄Cu₂₄O₄₁.