Magnetismus und Korrelationsphänomene in Halbleiter- und oxidischen Heterostrukturen
Magnetism and Correlation Phenomena in Semiconductor and Oxidic Heterostructures

Dieses Modul gibt eine Übersicht über Magnetismus und Korrelationsphänomene in Halbleiter- und Oxid-Heterostrukturen. Nach einer Einführung in die Grundlagen des Magnetismus werden elektronische Bandstrukturen mit Betonung auf die Spin-Bahn-Wechselwirkung diskutiert. Anschließend werden magnetische Quantenoszillationen in zweidimensionalen Elektronensystemen behandelt. Der Einfluss des Spin-Freiheitsgrades, der Vielteilchen-Wechselwirkung und der Dimensionalität des Ladungsträgersystems auf das Energiespektrum im Magnetfeld wird in theoretischen Modellen betrachtet und erläutert. Relevante Aspekte der Halbleiterspintronik wie Injektion und Detektion von spin-polarisierten Strömen, Spin-Kohärenz und -Relaxation, optische Spin-Erzeugung sowie elektrische Manipulation von Spinzuständen über die Spin-Bahn-Wechselwirkung werden diskutiert. Die Entstehung von stark korrelierten zweidimensionalen Elektronengasen in Oxid-Heterostrukturen wird besprochen sowie potenzielle neue Funktionalitäten diskutiert. 

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der / die Studierende in der Lage:
 

1. die Einflüsse der Spin-Bahn-Wechselwirkung auf elektronische Zustände in Halbleitern zu beschreiben,
2. orbitale und spin-abhängige Effekte auf den Magnetismus von niedrigdimensionalen Elektronensystemen nachzuvollziehen und zu erklären,
3. die Einflüsse von Unordnung, Temperatur, Vielteilcheneffekten, Materialauswahl und Dimensionalität auf das elektronische Spektrum zu beurteilen,
4. grundlagenphysikalische Aspekte der modernen Halbleiter-Spintronik wie elektrische und optische Spin-Injektion sowie Spin-Manipulation zu benennen und zu erklären,
5. zwischen verschiedenen spin-abhängigen Streumechanismen zu differenzieren,
6. Eigenschaften magnetischer Halbleiter zu verstehen und zu erklären,
7. die Entstehung von stark korrelierten Elektronensystemen an Oxid-Grenzflächen zu erläutern sowie potenzielle neue Funktionalitäten zu skizzieren.
8. sich unter Anleitung ein wissenschaftliches Thema zu erarbeiten, eine Präsentation darüber zu erstellen und einen Vortrag zu halten sowie Präsentationstechniken zu bewerten und gezielt einzusetzen.
    

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit 

Präsentationsunterlagen, begleitende Internetseite, ergänzende Literatur

1. S. Blundell: Magnetism in Condensed Matter (Oxford University Press, 2001)
2. Y. Singleton: Band Theory and Electronic Properties of Solids (Oxford University Press, 2001)
3. P.Y. Yu: Fundamentals of Semiconductors (Springer Berlin, 1996)
4. M.I. Dyakonov (Ed.): Spin Physics in Semiconductors (Springer Series in Solid-State Sciences 157, 2008
5. Stefan Blügel, Daniel Bürgler, Markus Morgenstern, Claus M. Schneider, Rainer Waser (Eds.): Spintronics - From GMR to Quantum Information, (Schriften des Forschungszentrums Jülich Reihe Schlüsseltechnologien / Key Technologies Band/Volume 10)
6. Kronmüller H., Parkin S.S.P. (Eds.): Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials, Vols. 1-5 (Wiley, Chichester, 2007)
    

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.