Schnellster gemessener Ladungstransfer
Elektronenübergang zwischen zwei Materialien dauert nur 300 Attosekunden.
Ein Forscherteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) hat eine Methode entwickelt, mit der man die Geschwindigkeit des Elektronentransfers zwischen zwei Materialien zuverlässig messen kann. Das könnte die Entwicklung neuartiger elektronischer Bauteile mit ultraschnellen Taktraten vorantreiben.
Die Übertragung von Ladungen zwischen zwei Materialien ist ein fundamentaler Prozess in elektronischen Bauteilen, etwa in Transistoren oder Solarzellen. Neuartige Kombinationen aus gestapelten zweidimensionalen Materialien können diesen Prozess enorm beschleunigen. Forschern um Peter Hommelhoff vom Lehrstuhl für Laserphysik in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für angewandte Physik von Heiko B. Weber ist es erstmals gelungen, die Geschwindigkeit des Ladungstransfers in solchen Heterostrukturen zu messen.
Die Wissenschaftler haben Graphen, eine zweidimensionale Schicht aus Kohlenstoffatomen, und einen Halbleiter aus Silizumkarbid zu einer Schottky-Diode kombiniert, mit Laserpulsen angeregt und ermittelt, wie viele Elektronen in einer bestimmten Zeit aus dem Graphen abflossen, bevor die Photoabsorption im Material gesättigt war.
Mit dieser Methode, von den Wissenschaftlern „Chameleon“ getauft, konnte der schnellste jemals gemessene Ladungstransfer zwischen zwei Materialien ermittelt werden: Knapp 300 Attosekunden dauerte der Elektronenübergang. Die exakte Bestimmung der Ladungstransferzeit verschiedenartiger Materialschnittstellen könnte die Entwicklung ultraschneller optoelektronischer Bauteile beschleunigen.
FAU / DE
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
C. Heide et al.: Attosecond-fast internal photoemission, Nat. Photon., online 27. Januar 2020; DOI: 10.1038/s41566-019-0580-6 - Laserphysik (P. Hommelhoff), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
- Angewandte Physik (H. B. Weber), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
