Quantenmechanik im Dienste neuartiger Mikrowellendetektoren
Das elektromagnetische Spektrum besteht aus elektromagnetischer Strahlung auf allen möglichen Frequenzen, die theoretisch unendlich und kontinuierlich sind. Die Mikrowellenstrahlung liegt im Frequenzbereich von ungefähr 3 bis 300 Gigahertz (300 GHz = 300 x 10^9 Zyklen pro Sekunde), wobei eine sehr hohe Frequenz einer sehr kurzen Wellenlänge entspricht. Eine Frequenz von 300 GHz entspricht zum Beispiel einer Wellenlänge von 1 mm. mikrowellendetektoren befinden sich in den Bereichen Mobilkommunikation, Medizin und Umweltsensorik, um nur einige wenige zu nennen, in vielfältigem Einsatz. Die an dem WISSMC-Projekt ("Access to the Braun submicron centre for research on semiconductor materials, devices and structures") arbeitenden EU-finanzierten Forscher wollten planare Mikrowellendetektoren entwickeln, bei denen selektiv dotierte mesoskopische Halbleiterstrukturen zum Einsatz kommen. Materialien mittlerer Größe im Übergangsbereich zwischen makroskopisch und mikroskopisch bezeichnet man als mesoskopisch. Diese können im Submillimeterbereich, bei Frequenzen höher als 300 GHz, betrieben werden. während makroskopische Strukturen typischerweise den Gesetzen der klassischen Mechanik gehorchen, muss bei mesoskopischen und mikroskopischen Strukturen die Quantenmechanik zur Anwendung kommen, um zu einem vollständig Verständnis zu gelangen. Zur Realisierung der Projektziele untersuchten die Forscher den Elektronentransport in metallischen Quantenpunkten, d. h. durch kleine Halbleitermaterialbereiche in der Größenordnung von 100 Nanometern (0,1 mm). WISSMC entwickelte neue Methoden, die Berechnungen der physikalischen Eigenschaften metallischer Punkte unter verschiedenen Regimes ermöglichen, die bisher mit herkömmlichen Methoden nicht zugänglich waren. Überdies gewannen die Forscher Einsicht in die Natur der magnetischen Instabilität und brachten Licht in die Physik mesoskopischer Körner, wobei sie eine Theorie zu gekoppelten, nahezu ferromagnetischen Körnern aufstellten. eine Fortsetzung der Forschung und die Anwendung der Resultate sollten zum Bau planarer Mikrowellendetektoren hinführen, die bei Wellenlängen von weniger als 1 mm bzw. Frequenzen von über 300 GHz arbeiten. Derartige Geräte hätten wichtige Auswirkungen auf die Elektronikindustrie, deren fortgesetzter Erfolg auf der stetigen Miniaturisierung basiert, die wiederum von einem besseren Verständnis der Quantenmechanik abhängig ist.
