Pumpen, Messen und Modellieren atomarer Vibrationen im Elektronenmikroskop

Das PuMMAVi-Projekt wird einen kostengünstigen Aufbau zur Fokussierung langwelliger Infrarotstrahlung (LWIR) auf eine Probe im Elektronenmikroskop entwickeln, um Phononen mit hoher r?umlicher Aufl?sung zu pumpen und zu detektieren. Zusammen mit speziellen Nanodraht-Proben und modernster Modellierung wird dies ein tiefes Verst?ndnis des phononendominierten W?rmetransports in quasi-eindimensionalen Systemen erm?glichen, was direkte Auswirkungen auf die W?rmeableitung in Leuchtdioden auf Nanodrahtbasis und die Rolle von Defekten in diesem Prozess hat.
PuMMAVi wird Schwingungsph?nomene in GaN- und AlN-basierten Nanodr?hten erforschen, die im Rahmen von Anwendungen für sichtbare und ultraviolette (UV) Leuchtdioden (LED) von aktuellem Interesse sind, aber auch ein Modellsystem für ein besseres Verst?ndnis des Phononentransports und der Wechselwirkung im Allgemeinen darstellen. Zu diesem Zweck wird ein Prototyp eines in-situ Injektionssystems für polarisiertes LWIR (und auch sichtbares Licht) entwickelt, das in ein NION HERMES Mikroskop integriert wird.
Die spektrale Aufl?sung der Elektronen-Energieverlust-Spektroskopie (EELS) in einem solchen Elektronenmikroskop hat kürzlich 5meV erreicht, was neuartige M?glichkeiten zur Untersuchung von Atomschwingungen in Materialien mit bisher unerreichter r?umlicher Aufl?sung er?ffnet. Um ein grundlegendes Verst?ndnis der Phononenphysik auf der Nanoskala zu erlangen, werden wir modernste Simulationswerkzeuge auf der Grundlage von First-Principles-Methoden einsetzen und weiterentwickeln, um experimentelle EEL-Spektren quantitativ zu modellieren. Verschiedene Aspekte der Gitterdynamik in diesen Systemen werden im Rahmen von PuMMAVi experimentell und theoretisch untersucht, von Phononendispersionen in Bulk-Nitriden bis hin zu Oberfl?chenphonon-Polaritonen, die in defektfreien Nanodr?hten auftreten, und lokalisierten Schwingungsmoden in Verbindung mit strukturellen Defekten, wie Mg-, Si- oder Eu-Dotierungen, p-n-?berg?ngen, Stapelfehlern oder Inversionsdom?nengrenzen.
Das PuMMAVi-Projekt profitiert von der synergetischen Interaktion zwischen anspruchsvollsten Experimenten, die mit dem in Berlin installierten einzigartigen Instrument (AG SEM) durchgeführt werden, wohldefinierten defektfreien und defekthaltigen Nanodr?hten, die in Grenoble (IRIG) gewachsen werden, und der herausragenden Kompetenz in der EELS-Schwingungsmodellierung in Paris (IMPMC).