Quantum transport in graphene - influence of disorder, electron-phonon interaction, electronic structure and functionalisation

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Fehske
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172556010

Das Projekt widmet sich dem Studium des Einflusses von Grenzflächen, Unordnung und elektronischen Korrelationen auf optische, spektrale und Transport-Eigenschaften Graphen-basierter Strukturen. Schwerpunkte unser theoretischen Untersuchungen sind (i) die Zeitentwicklung/Dynamik von Dirac-Elektron Wellenpaketen in ungeordneten Graphen-Nanostreifen, (ii) Teilchenstreuung und Teilcheneinfang in Gate-definierten Graphen Quantenpunkten die als (Velago) Linsen wirken können bzw. das Kleintunneln zu modifizieren gestatten, (iii) Stromresonanzen in Graphen unter dem Einfluss externer, zeitabhängiger elektromagnetischer Felder, (iv) Phonon-beeinflusster Nichtgleichgewichtstransport durch kontaktierte Graphen Bauelemente sowie (v) die mögliche Bildung und Kondensation von Exzitonen in Graphen-Doppellagen-Systemen. Um dem komplizierten Wechselspiel von elektronischer Struktur, Probengeometrie, Unordnung, Elektron-Elektron/Phonon- und Spin-Orbit-Wechselwirkung Rechnung zu tragen, nutzen wir analytische Zugänge der Streutheorie und Keldysh Green-Funktion Techniken in Kombination mit gut-konditionierten numerischen Verfahren, die auf Chebyshev-Polynom Entwicklungen und Kommutator-freier exponentieller Zeitpropagation basieren.Um physikalische Größen wie die Verteilung der lokalen Zustandsdichte, die Teilchen-Transmission, den Leitwert, die Einteilchen-Spektralfunktion oder die optische Antwortfunktion, die die elektronischen Eigenschaften und das Transportverhalten von realen Graphen-Bauelementen charakterisieren, zu berechnen, werden die Algorithmen optimiert und auf Höchstleistungsrechnern implementiert. Ultimatives Ziel ist dabei die Modellierung und das bessere Verständnis der im DFG Schwerpunktprogramm Graphen durchgeführten Experimente, sowie die Demonstration der Funktionalität möglicher Bausteine einer Graphen-basierten Elektronik, Plasmonik und Photonik.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene