Spin-Spin-Interaction in Magnetically Doped Colloidal Semiconductor-Nanostructures

Verdünnte magnetische Halbleiter (engl.: “diluted magnetic semi-conductors” – kurz: DMS) stellen eine vielversprechende Material-klasse für zukünftige Anwendungen im Bereich der Spintronik dar, die eine magnetische Funktionalität mit den Eigenschaften eines Halbleiters verknüpfen. Eine grundlegende Eigenschaft von DMS Strukturen ist die Spin-Spin-Austauschwechselwirkung zwischen den Elektronen des Dotierstoffatomes und den Ladungsträgern im Leitungs- und Valenzband des Wirtshalbleiters, die für die riesen-magneto-optischen Eigenschaften verantwortlich sind. In dieser Arbeit wurden kolloidal hergestellte CdMnSe-Nanostrukturen unterschiedlicher Größe und Form mit dem Ziel, den Einfluss der Quanteneinschränkung auf die Spin-Spin-Austauschwechselwirkung zu verifizieren, untersucht. Im ersten Teil konnte der Einfluss der Quanteneinschränkung auf die Spin-Spin-Austauschwechselwirkung in hochgradig quanteneingeschränkten zweidimensionalen Nanobändern gezeigt werden. Anhand der Untersuchung an nulldimensionalen Nanopartikel konnte die Abhängigkeit zwischen Valenzbandmischung und magneto-optischer Aktivität nachgewiesen werden. Im Vergleich zu epitaktisch gewachsenen Quantenpunkten gaben spektroskopische Untersuchungen an einzelnen digital dotierten Nanopartikeln einen ersten Hinweis auf die Erhöhung der Spin-Spin-Austauschwechsel-wirkung. Schließlich konnte anhand der riesenmagneto-optischen Aktivität die erfolgreiche Dotierung des kleinsten bisher in der Literatur bekannten Halbleiters bewiesen werden, der aus lediglich 26 Atomen besteht