Neue Forschergeneration arbeitet an neuer Technologie
Die Anziehungskraft zwischen negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Löchern bindet die Exzitonen in Halbleitermaterialien. Wegen dieser Kraft neigen jene Quasiteilchen zur schnellen Rekombination. Deren Lebensdauer kann jedoch auf einige Mikrosekunden erhöht werden, indem Elektronen und Löcher in getrennten Materialschichten eingeschlossen werden und auf diese Weise die sogenannten indirekten Exzitonen bilden. Indirekte Exzitonen können dann auf niedrige Temperaturen heruntergekühlt werden und ein Quantengas bilden. Sie können mit Hilfe der Spannung gesteuert werden und sind die grundlegenden Bausteine neuer exzitonischer Bauelemente. Hauptziel des Projekts INDEX (Indirect excitons: Fundamental physics and applications) war, Nachwuchsforscherinnen und -forscher in ein interdisziplinäres Rahmenwerk für Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten (FuE) auf diesem sich derzeit neu formierenden Gebiet einzugliedern. Die INDEX-Partner schufen eine einzigartige Plattform zur Ausbildung einer neuen Physikergeneration, um mit Ideen und Konzepten zur Entwicklung einer wahrhaft innovativen Technologie beizutragen. Die aktive Beteiligung von vier Industriepartnern verlieh der Ausbildung zusätzlichen Wert. Darüber hinaus trug die Synergie zwischen den Partnern aus der Welt der Wissenschaft und dem privaten Sektor dazu bei, Forschungsergebnisse zu fördern und somit den Weg zur Marktreife zu ebnen. Elf Doktoranden und drei Postdoktoranden wurden angeworben und in den Laboratorien der INDEX-Partner geschult. Sie erhielten das theoretische Hintergrundwissen und die experimentellen Fähigkeiten zu den jüngsten Entwicklungen im Zusammenhang mit der Kondensation von Exzitonen und dem Spintransport von räumlich indirekten Exzitonen. Dieses Wissen dient als Ausgangspunkt der Erkundung der neuen Physik von in elektrooptischen Fallen eingeschlossenen Exzitonen. Zu den wichtigsten wissenschaftlichen Leistungen des Netzwerks zählte der Nachweis der makroskopischen Kohärenz und Kondensation von Exzitonen einschließlich der Kondensation in elektrostatischen Fallen, der Nachweis der geometrisch gesteuerten Phasenumwandlung und des vorspannungsgesteuerten Spinübergangs in Exziton-Polariton-Kondensaten, was ein neues Spektrum an Bauelementen eröffnet, sowie die Entwicklung eines optisch gesteuerten exzitonischen Transistors. Diese Resultate stellen einen wichtigen Durchbruch in der Exzitonik dar. Neben den theoretischen und experimentellen Arbeiten zu Exzitonen widmeten die INDEX-Stipendiaten ihre Bemühungen gleichermaßen der konzeptionellen Entwicklung von exzitonischen Bauelementen. Mit der ultimativen Verwirklichung der FuE-Ziele des INDEX-Projekts wird man einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der europäischen Wettbewerbsfähigkeit auf einem der vielversprechendsten neuen technologischen Gebiete leisten.
Schlüsselbegriffe
indirekte Exzitonen, Halbleiter, Mikroresonatoren, Polaritonen, INDEX
