High field ESR and electron/nuclear double resonance on electron systems dominated by exchange, especially on electrons in semiconductor nanostructures

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Nanostrukturierte Halbleiter (Quantenfilme, Quantendrähte, Quantenpunkte, Heterostrukturen) sind mangels Empfindlichkeit bisher einer Analyse durch direkte magnetische Resonazmethoden praktisch nicht zugänglich. Die Signale von Leitungselektronen (Leitungslöcher) und flachen Donatoren/Akzeptoren unterscheiden sich untereinander nur wenig im g-Faktor (z.B. nur Dg 10-4 bei Si), so daß bei tiefen Frequenzen die Unterschiede innerhalb der Linienbreiten verborgen bleiben. Im Rahmen des beantragten Projektes werden solche Untersuchungen an vorhandenen Quantenfilmsystemen wie Si/Si1-y, Si1-xGex/Si1-yGey weitergeführt. Für die Erweiterung auf Elektron/Kerndoppelresonanz-Verfahren (Overhauser-/Knight-Shift für austauschverschmälerte Elektronensysteme) sind die experimentellen Voraussetzungen zum Teil schon geschaffen worden. Diese sollen ausgebaut und die ESR- und Doppelresonanzmethoden auf Quantenstrukturen aus dem III/V- und II/VI-Halbleiterbereich erweitert werden. Fragestellungen sind: Zuordnung der Spinsignale, quantitative Bestimmung der Suszeptibilitäten (und damit z.B. der Fermienergien), quantitative g-Faktor-Analyse hoher Präzision und Analyse der Spindynamik (Linienbreiten, Relaxationszeiten). Ziel ist, die magnetische Resonanz als weitere ergänzende Methode zur Charakterisierung der elektronischen Eigenschaften von nanostrukturierten Halbleitersystemen zu etablieren.