Kontrollierte Perkolation

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Metall-dielektrische Heterostrukturen zeigen an der Perkolationsschwelle ungewöhnliche Eigenschaften: variiert man den Füllfaktor, macht die dc-Leitfähigkeit einen Sprung vom isolierenden zum metallischen Zustand, und die Permittivität divergiert. Ziel des Vorhabens ist die systematische Untersuchung des Perkolationsübergangs in Heterostrukturen durch kontrollierte Variation der Geometrie und des Füllfaktors der metallischen Einschlüsse. Ausgehend von statistischen oder geordneten Nanostrukturen soll der Füllfaktor entweder durch Kompositionsänderungen oder durch äußere Parameter (mechanische Spannung, etc.) präzise einstellbar verändert werden. Die Fortschritte in der Präparation geordneter Nanostrukturen der letzten Jahre erlauben es jetzt, die Möglichkeiten und Grenzen der Divergenzen um die Perkolationsschwelle durch maßgeschneiderte Strukturen auszuloten. Besonders interessant sind dabei die erwarteten Unterschiede zwischen einem ungeordneten (klassische Perkolation) und einen geordneten (ausgehend von periodischen oder selbstähnlichen Nanostrukturen) Isolator-Metall- Übergang. Die dabei auftretenden dielektrischen Anomalien sollen in-situ und ex-situ über einen sehr breiten Frequenzbereich vom UV bis zu Gleichstrommessungen charakterisiert und mit effective medium approximations, Perkolationsmodellen und ab initio Simulationen verglichen werden.