Transportlängen

Transportlängen sind charakteristische Längenmaße, die beschreiben, wie weit sich quantities wie Ladung, Energie, Spin oder Wärme in einem Medium transportieren, bevor sie signifikant abgebaut oder gestreut werden. Sie dienen dazu, Transportprozesse in verschiedenen Systemen zu charakterisieren und unterscheiden sich je nach Art des Trägers (Elektronen, Photonen, Phononen), dem Medium und den Wechselwirkungen.

Typische Transportlängen umfassen den mittleren freien Weg (mean free path) von Trägern, die Diffusionslänge (diffusion length) in Halbleitern, die Abklinglänge von Strahlung (attenuation length) in optischen oder absorptiven Medien sowie die Spinszellenlänge (spin diffusion length) in spintronic Anwendungen. Weitere Beispiele sind die thermische Diffusionslänge, die angibt, in welchem Maße Wärme in einem Material verbreitet wird, und die optische Transportlänge, die beschreibt, wie weit Licht durch ein Medium wandern kann, bevor es signifikant absorbiert wird. Je nach Situation können mehrere Transportlängen gleichzeitig von Bedeutung sein, etwa in Halbleiterbauelementen, Nanostrukturen oder optischen Schichten.

Die Transportlänge hängt stark von Materialeigenschaften wie Dotierung, Kristallstruktur, Temperatur, Störquellen und der Art des Trägers ab. In den kurzen Längenordnungen treten Ballistik- oder Quantentransport-Effekte auf, während längere Längen Diffusions- oder Driftprozesse dominieren. In der Praxis erleichtern Transportlängen die Modellierung von Geräten, indem sie komplexe mikroskopische Vorgänge auf charakteristische Length Scales reduzieren.

Siehe auch: mittlerer freier Weg, Diffusionslänge, Spindiffusionslänge, Absorptionslänge, Transportgleichungen.