Ladungsträgerdynamik in Kohlenstoff-Nanoröhren – Optische Experimente zur Charakterisierung und Untersuchung der Lebensdauern elektronisch angeregter Zustände in Kohlenstoff-Nanoröhren

Die Dynamik elektronischer Anregungen in Kohlenstoff-Nanorähren hat fundamentale Bedeutung für eine Vielzahl physikalischer und chemischer Eigenschaften wie die elektrische Leitfähigkeit, die Photochemie an der Oberfläche oder die Quantenausbeuten lichtemittierender Halbleiter-Röhren. Insbesondere die Mechanismen, die die Quantenausbeuten bestimmen, sind für einen möglichen Anwendungsbereich von Nanoröhren als lichtemittierende Halbleiterbausteine von großer Bedeutung. Vor diesem Hintergrund soll mit der vorliegenden Arbeit ein Beitrag zum Verständnis insbesondere der strahlungslosen Ladungsträger-Rekombination geleistet werden. Folgende konkrete Fragestellungen wurden daher untersucht: – Bis zu welchem Grad lassen sich optische Eigenschaften der Nanoröhren durch die bekannten Einteilchen-Tight-Binding-Rechnungen beschreiben? Welchen Einfluß haben Vielteilchen-Effekte, und wie hängen die optischen Eigenschaften und die geometrische Stuktur im Detail zusammen? – Was läßt sich über den Charakter eines Anregungszustandes sagen (Beschreibung über freie Ladungsträger oder Exzitonen)? – Auf welcher Zeitskala erfolgt die Zerfallsdynamik strahlender Zustände in halbleitenden Nanoröhren? – Welche Faktoren bestimmen die strahlende, welche die nichtstrahlende Rekombination? Ist die Quantenausbeute durch intrinsische oder extrinsische Faktoren beeinflußbar? – Welcher Mechanismus liegt der strahlungslosen Ladungstäger Rekombination zugrunde? Spielt Ladungsträgertransport eine Rolle