halfgeleiderketen

Een halfgeleiderketen is een één-dimensionaal systeem bestaande uit een rij halfgeleidermaterialen—zoals atomen, kwantumdots of andere nanostructuren—die onderling zijn gekoppeld. Hierdoor kan elektron- of gattransport langs de keten plaatsvinden. Dergelijke ketens dienen als modelsystemen om transport, exciton-dynamiek en quantumverschijnselen in één dimensie te bestuderen en om de rol van de bandstructuur en interacties te onderzoeken.

In een ideale, periodieke keten leidt de wisselwerking tussen de sites tot energiebanden met een bandgap; transport ontstaat door delokalisatie van elektronische toestanden. Modellen zoals het tight-binding-model beschrijven hopping tussen naburige sites; verstoringen van periodiciteit door defecten of interacties met phononen kunnen lokalen toestanden veroorzaken. Draagvermogen ontstaat bij optische excitatie of door doping.

Realisaties van halfgeleiderketens omvatten ketens van kwantumdots, moleculaire halfgeleiders of lineaire reeksen van nanostructuren. Fabricage vindt plaats met bottom-up zelforganisatie, epitaxiale groei of gerichte lithografische technieken, afhankelijk van materiaal en gewenste structuur. Zulke ketens kunnen coherent transport en sterke binding van excitons mogelijk maken in nauwe afmetingen.

Toepassingen liggen in nanoschaal elektronica en opto-elektronica, waaronder fotodetectie, zonnecellen en mogelijk quantuminformatie-implementaties waarbij controle over transport en excitonflows cruciaal is. Onderzoek richt zich op het begrijpen van de rol van disorder, sterke interacties en debetale contactpunten voor prestatie en stabiliteit.

Uitdagingen bestaan uit disorder en decoherentie, interacties met phononen, interfacekwaliteit en controleerbaarheid van doping en structuur. Door integratie van experimentele en theoretische benaderingen worden transport- en optische eigenschappen van halfgeleiderketens verder verkend.