Semi-magnetic nitride-arsenide semi-conductors: electronic, optical, and magnetic properties

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Ziel des Projektes ist es, GaInNAs und GaN mit magnetischen Elementen wie Mangan, Europium und Erbium zu kombinieren. Die magneto-elektronischen und magneto-optischen Eigenschaften dieser semimagnetischen Halbleiter sollen mit Hilfe eines hier beantragten Magnetsystems detailliert untersucht werden. Folgende Aspekte erscheinen hierbei besonders interessant:1. III-V-Nitride sind exzellente Wirtsmaterialien für Seltene Erden wie z.B. Er oder Eu, da die große Bandlücke ein thermisches "Quenching" der Intra-4f-Lumineszenz auch bei Raumtemperatur unterdrückt (Za99). Je nach Element liegen die 4f-Übergänge im infraroten oder gesamten sichtbaren Spektralbereich (z.B. für eine Kombination von Glasfaser-Kommunikation und sichtbaren LEDs oder Laserdioden). Die grundlegenden Mechanismen für strahlende Rekombination sollen detailliert untersucht werden.2. Die nur teilweise gefüllten 4f- und 3d-Schalen von Eu, Er oder Mn besitzen ein magnetisches Moment, das mit den Leitungselektronen wechselwirkt. Hieraus können sehr große g-Faktoren resultieren, wie bei den semimagnetischen Halbleitern CdMnTe oder ZnMnSe. Insbesondere kann es je nach Dotierung auch zu einem Superaustausch zwischen Leitungselektronen und den magnetischen Momenten kommen (RKKY-Wechselwirkung), der z.B. in p-GaMnAs zu Ferromagnetismus führt. Magnetische Halbleiter sind für die Magnetoelektronik interessant. Deshalb soll die Kombination von GaN und GaInNAs mit Mn, Eu oder Er detailliert hinsichtlich der magneto-optischen und magneto-elektronischen Eigenschaften sowie mit Blick auf deren Einsatz in magneto-elektronischen Bauelementen untersucht werden.