Rastertunnelmikroskop zur zeitaufgelösten Vermessung von Photonen

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Durch den Aufbau eines Rastertunnelmikroskops zur Vermessung dynamischer Prozesse, der für eine hohe Zeitauflösung optimiert ist, ergeben sich völlig neue Möglichkeiten Ladungstransferprozesse und Exzitonlebenszeiten in organischen und anorganischen Halbleiterstrukturen mit atomarer Präzision zu studieren. Der im Tunnelkontakt lokalisierte Tunnelstrom wird zur Anregung einzelner Photonen genutzt, die im Fernfeld detektiert und spektroskopiert werden. Die direkte Korrelation zwischen Struktur, elektronischen und optischen Eigenschaften sowie deren Dynamik erlaubt die Bildung, die Diffusion und den Zerfall von einzelnen Exzitonen auf atomaren Skalen zu verfolgen und gezielt zu manipulieren. Das Einspeisen kurzer Spannungspulse in den Tunnelkontakt ermöglicht die Vermessung der Dynamik bis hinunter in den Subnanosekundenbereich. Komplementär kann die Studie der Dynamik auch durch Photon-Korrelationsmessung sogar bis in den unteren Pikosekundenbereich erfolgen. In der Kombination bieten diese Studien neuartige Einblicke in eine Vielzahl von Systemen mit einem breiten Anwendungsspektrum im Bereich optoelektronischer Bauelemente wie lichtemittierenden Nano-Dioden, Einzelphotonenquellen, Photon on Demand Quellen und Nanosensoren.