Ab-initio Untersuchungen von Hetero- und Nanostrukturen ionischer Materialien

Leitsmann, Roman GND

Die Nanostrukturierung von Halbleitermaterialien ist eine vielversprechende Methode zur Herstellung von Materialsystemen in bisher unzugänglichen Frequenzbereichen und hoher optischer Ausbeute. Insbesondere nulldimensionale Systeme, sogenannte Quantenpunkte (QD), die sich wie große Moleküle verhalten, spielen dabei in letzter Zeit eine herausragende Rolle. In der vorliegenden Arbeit werden mittels parameterfreier (ab-initio) Pseudopotential-rechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie Hetero- und Nanostrukturen ionischer Materialien untersucht. Als prototypisches Modellsystem wird dabei die Kombination von PbTe und CdTe verwendet. Dabei haben wir zur Beschreibung polarer Grenzflächen vier verschiedene Superzellen-Modelle entwickelt welche eine Behandlung von internen elektrostatischen Feldern erlauben. Die von uns vorhergesagten Grenzflächengeometrien werden nicht nur qualitativ sondern auch quantitativ von experimentellen Untersuchungen bestätigt. Die elektronischen Eigenschaften und im Besonderen die Grenzflächenbandstrukturen weisen eine starke Abhängigkeit von der Behandlung der internen elektrischen Felder auf. Die Vor- und Nachteile der verwendeten Modelle werden deshalb ausführlich diskutiert. Im Fall kolloidaler QDs kann eine nahezu ungestörte Steinsalzstruktur festgestellt werden. Alle untersuchten Systeme weisen sehr ähnliche elektronische Eigenschaften auf. So beobachtet man, im Gegensatz zur üblicherweise in der Literatur verwendeten D-2 Proportionalität, eine D-0.5 Abhängigkeit der Bandlücke vom Quantenpunktdurchmesser D. Die energetisch stabilsten in CdTe eingebetteten PbTe QDs besitzen eine rhombo-kubo-oktaedrische Form. Es ergibt sich dabei eine Dominanz der Kation-terminierten Grenzflächen auf der [-1-1-1] Halbkugel, während auf der [111] Halbkugel hauptsächlich Anion-terminierte Grenzflächen vorkommen. Dies führt zur Herausbildung eines elektrischen Feldes entlang der [111] Achse und somit zu einen Quantum-Confined-Stark-Effekt.

Zitieren

Zitierform:

Leitsmann, Roman: Ab-initio Untersuchungen von Hetero- und Nanostrukturen ionischer Materialien. 2009.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Grafik öffnen

Export