Arbeitspaket 6.1 Funktionalisierte Nanosäulen

Basierend auf Vorarbeiten zum Wachstum von ZnO Nanostäben mittels gepulster Laser­de­po­sition [1-3] und metall-organischer Gasphasenepitaxie [4] sollen radiale und axiale Heterostrukturen untersucht werden. Diese sollen vom Typ MgZnO/ZnO, später auch CdZnO/ZnO/MgZnO sein. Zudem sollen dielektrische Bragg-Spiegel auf und um die Nanosäulen herum hergestellt werden, um die erlaubten optischen Moden einzuschränken. Dies soll ultimativ zu einer hocheffizienten Einzelphotonen-Quelle im ultravioletten (UV) Spektralbereich führen. Da in diesem Spektralbereich bei Raumtemperatur praktisch keine Hintergrundstrahlung vorhanden ist, stellt dies für die Grundlagenforschung eine Photonenquelle ohne "detection loop-holes" dar, für die Anwendung eine Photonenquelle für eine effiziente quantenkryptographische Strecke mit geringer Fehlerrate. Die Einzelphotonen sollen zunächst optisch erzeugt werden. Es sollen zudem entsprechende pn-Dioden auf der Basis von ZnO Nanostab-Arrays hergestellt werden. Durchzuführende Arbeiten sind Fabrikation von Nanostab pn-Dioden, radialen und axialen Heterostrukturen, konzentrischen Bragg-Spiegeln, Kontaktierung und Untersuchung einzelner Nanostab-Dioden und Nanostab-Arrays, Erzeugung von Elektrolumineszenz sowie Optimierung der Emissionseigenschaften und Untersuchung der quantenoptischen Eigenschaften.

Fig.1: ZnO Nanosäulen mit verschiedener lateraler Dichte von (a) 10 NW/µm² bis (c) 0.01 NW/cm². Rasterelektronenmikroskopische Bilder; obere Zeile: Schrägansicht, untere Zeile: Ansicht von oben.

Fig.2: Radiale und axiale Heterostruktur um ZnO Nanosäule; hier: YSZ/Al₂O₃ 8.5 Paare Braggspiegel. Rasterelektronenmikroskopische Bilder von mittels FIB präparierten Schnitten senkrecht (linkes Bild) und parallel (rechtes Bild) zur ZnO c-Achse.

Arbeitspaket 6.2 Nanospiralen

Arbeitspaket 6.3 Untersuchung von Graphen