Lehrstuhl Prof. Dr. T. Kuhn gemeinsam mit Prof. Dr. C. Falter und PD Dr. V. M. Axt
Nichtlineare Ladungsträgerdynamik bei hohen elektrischen Feldern
Bei genügend kleinen elektrischen Spannungen ist in den meisten Systemen der Strom proportional zur
Spannung. Man spricht dann vom linearen Transport. Bei hohen Spannungen gilt in der Regel diese
Proportionalität nicht mehr; der Transport wird nichtlinear. Besonders stark nichtlineares Verhalten tritt
auf, wenn die Elektronen durch die angelegte Spannung so stark beschleunigt werden, dass sie weitere
Elektronen aus gebundenen Zuständen herausschlagen können. Dieser Prozess der
Stoßionisation kann zu einer lawinenartigen Zunahme des Stroms und damit zu einer extrem nichtlinearen
Strom-Spannungs-Kennlinie führen. In diesem Bereich treten dann häufig Phänomene auf,
wie sie auch in anderen Systemen der nichtlinearen Dynamik beobachtet werden: Der Strom fließt nicht
mehr räumlich gleichmäßig durch das Bauelement sondern es bilden sich spontan
räumliche oder raumzeitliche Muster. Thema des Forschungsprojekts ist die Modellierung des
Ladungstransports in Mangan-dotierten Zinksulfid-Dünnschichtstrukturen, wie sie auch für flache
Displays eingesetzt werden. Untersucht wird, ausgehend von den grundlegenden
Halbleiter-Transportgleichungen, das Transportverhalten in diesen Halbleiterschichten im Bereich extrem hoher
Feldstärken. Aus den Rechnungen ergibt sich, wie auch experimentell bekannt ist, in gewissen Bereichen
der angelegten Wechselspannung ein Hysterese-Verhalten. Im Bereich dieser Hysterese zeigen die zwei- und
dreidimensionalen Rechnungen das Auftreten von Stromfilamenten, die bei Spannungsveränderung ein
interessantes dynamisches Verhalten aufweisen.
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