08 Fakultät Mathematik und Physik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/9
Browse
3 results
Search Results
Item Open Access Magnetische Resonanz an Mangan-dotierten Halbleitern(2003) Weiers, TilmanEs werden mehrere Proben aus Mangan-dotiertem GaAs anhand der ESR untersucht. Aus den Spektren werden die Beiträge der Feinstruktur und Hyperfeinstruktur ermittelt. In einer der Proben werden Mn-S Komplexe beobachtet. Die Spektren aus Messungen im W-Band bei 94 GHz zeigen Beiträge von ionisiertem Mangan auf Zwischengitterplätzen.Item Open Access Anorganisch/organische Halbleiter-Schichtsysteme : Elektronische Eigenschaften und magnetische Resonanz(1998) Schulte, MarkusPerylen-tetra-carbonsäure-dianhydrid (PTCDA) Schichten wurden durch Molekularstrahldeposition (MBD) im Hochvakuum auf ein Galliumarsenid (GaAs) Substrat aufgebracht und mit Goldelektroden kontaktiert. Das Schichtsystem wurde mit elektrischen Methoden (Strom-Spannungs-Kennlinien, Kapazitäts-Spannungs-Kennlinien, Impedanz-Frequenz-Spektren und Photospannungsspektren), sowie mit elektrisch detektierter Elektronenspin-Resonanz (EDESR) untersucht. Aus den Messungen ergibt sich ein Modell für die relative Lage der Energieniveaus. Die Proben zeigten nichtlineare Strom-Spannungs-Verläufe. Aus Modellen für verschiedene Bereiche der U-I-Kennlinie wurden Leitfähigkeiten, Ladungsträgerbeweglichkeiten und Werte der Ladungsträgerbarrieren an den Grenzflächen ermittelt. Aus Kapazitätsspektren wurden Ladungsträgerdichten und Bandverbiegungen an den Grenzflächen ermittelt. Ein Ersatzschaltbild der Proben wurde an frequenzabhängige Impedanzspektren modelliert. Widerstände und Kapazitäten der einzelnen Grenzschichten konnten ermittelt werden. Die Photospannung wurde in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Anregungslichtes aufgenommen. Aus Spektren mit konstanter Intensität der Beleuchtung konnten Exzitonendiffusionslängen bestimmt werden. EDESR-Spektren der Proben wurden bei konstantem Strom durch die Systeme aufgenommen. Es wurden 2 Linien bei einem g-Faktor nahe 2 gefunden. Die Abhängigkeit der Signale von Mikrowellenleistung, Strom, Temperatur und Detektionsphase wurden untersucht. EDESR-Spektren bei Beleuchtung der Probe wurden aufgenommen und ausgewertet.Item Open Access Magnetische Resonanz an magnetischen Halbleitern(2004) Hübel, AlexanderIn dieser Arbeit werden dünne Zinkoxidschichten auf Saphirsubstrat untersucht, die mit unterschiedlichen Konzentrationen der Fremdionen Mangan und Gallium implantiert sind. Mit Hilfe der Elektronenspinresonanz (ESR) soll ermittelt werden, ob und gegebenenfalls wie unterschiedliche n-Dotierungen die magnetische Wechselwirkung zwischen den Manganionen beeinflussen. Die Zinkoxidschichten sind mit metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) hergestellt, typische Konzentrationen von Mangan und Gallium liegen zwischen 1E-18 und 1E-20 pro Kubikzentimeter. Mangan besetzt im hexagonalen Wurtzitgitter des ZnO Zinkgitterplätze und bildet paramagnetische Störstellen der Spinquantenzahl S=5/2 aus. Der semimagnetische Halbleiter ZnO:Mn bietet den Vorteil, dass mit der Manganimplantation keine Dotierung verbunden ist. Eine n-Dotierung kann also in unabhängiger Weise durch Galliumimplantation erreicht werden. p-Dotierung ist zur Zeit noch nicht möglich. Aus den ESR-Ergebnissen zur Dipolverbreiterung, dem Entmagnetisierungsfeld und der Linienintensität kann darauf geschlossen werden, dass die n-Dotierung eine antiferromagnetische Kopplung zwischen den Manganionen vermittelt. Das ESR-Spektrum des Mangans im X-Band bei 4,2 Kelvin besteht aus 5 Feinstrukturgruppen, die durch den Kernspin I=5/2 jeweils wiederum in 5 Hyperfeinstrukturlinien aufgespalten sind. Die äußeren Feinstrukturgruppen sind durch Gitterverzerrungen verbreitert. Aus dem Spektrum werden zunächst die Parameter des Spin-Hamiltonoperators bestimmt und mit Daten von einkristallinen Proben aus der Literatur verglichen. Die Linienbreite wird bei allen Schichten von der Dipolverbreiterung dominiert, wobei die Konzentrationsverteilung des implantierten Mangans zu einer inhomogenen Linienbreite führt. Es wird gezeigt, dass die Beiträge aus Bereichen hoher Konzentration einen kleineren g-Faktor aufweisen als die Beiträge aus Bereichen mit starker Verdünnung. Mit zunehmender Temperatur steigt der g-Faktor der konzentrierten Bereiche an, bis er schließlich den Wert der verdünnten Bereiche erreicht. Dabei besteht eine lineare Beziehung zwischen g und 1/T. Dieses Verhalten wird als Entmagnetisierungseffekt identifiziert. Eine Serie von drei Proben gleicher Mangan-, aber unterschiedlicher Galliumkonzentration zeigt, dass der Effekt umso schwächer ausfällt, je höher die Galliumkonzentration ist. Das Ergebnis lässt darauf schließen, dass n-Dotierung die effektive Konzentration an paramagnetischen Mangan-Störstellen herabsetzt. Zu demselben Schluss führt der Vergleich der Linienintensitäten. Auch die unterschiedliche Dipolverbreiterung der drei Proben belegt dieses Ergebnis. Die Beobachtungen können damit erklärt werden, dass je zwei Manganionen antiferromagnetisch zu einem Singulettzustand koppeln, wenn sie sich nahe genug an demselben Donatorzentrum befinden. Dabei sind die Donatorelektronen in den untersuchten Proben bei 4,2 Kelvin nicht delokalisiert. Ein einfaches Modell für die Wechselwirkung wird vorgestellt, das diese Tatsache berücksichtigt. Der Wechselwirkungsradius für eine effektive Singulettkopplung wird auf Grund der Messungen abgeschätzt. Messungen an Proben mit sehr geringer Manganimplantation zeigen keine Abhängigkeit der Konzentration paramagnetischen Mangans von der n-Dotierung. Damit kann eine direkte Wechselwirkung zwischen Gallium und Mangan als alternative Erklärung ausgeschlossen werden. Die Untersuchung wird ergänzt durch Messungen am Donatorensignal sowie Messungen im W-Band bei hohen Magnetfeldern. Letztere zeigen eine im X-Band nicht vorhandene Zweifachaufspaltung im zentralen Feinstrukturübergang des Mangans.