Selbstorganisierte Nanopartikel auf metallischen Filmen zur kontrollierten Modulation von Transporteigenschaften

• Applicant: Professor Dr. Paul Ziemann
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 1999 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5163604

Das Projekt setzt sich zum Ziel, den elektrischen Widerstand von dünnen Metallfilmen durch Aufbringen von metallischen Nanopartikeln auf der Filmoberfläche kontrolliert zu beeinflussen. Als Basis hierfür sollen zwei gänzlich verschiedene physikalische Effekte dienen: - Der klassische "Size-Effekt": Hier wird ausgenützt, daß dünne Metallfilme mit einer Dicke D vergleichbar der elastischen mittleren freien Weglänge l der Leitungselektronen, einen dickenabhängigen spezifischen elektrischen Widerstand r(D/l) zeigen. Bringt man auf einen solchen Film metallische "Nanoinseln", deren Dicken wiederum vergleichbar sind mit der Filmdicke selbst, so sollten die so erzeugten Dickenmodulationen zu entsprechenden lokalen Widerstandsmodulationen führen. Während die wenigen bisherigen theoretischen und experimentellen Untersuchungen sich auf statistisch angeordnete Dickenmodulationen beschänkten, sollen in diesem Projekt erstmalig der Effekt regelmäßig angeordneter Nanoinseln untersucht werden, deren Abstand a und Größe variiert werden kann. Da sich andererseits auch l über die Temperatur einstellen läßt, ergibt sich die Frage, ob es im Fall l ~ n a zu beobachtbaren "Widerstandsresonanzen" kommt. - Der Magnetowiderstands-Effekt. Bei der Streuung von Leitungselektronen an magnetischen Clustern ist auch die Spinstreuung zu berücksichtigen. Falls ohne äußeres Magnetfeld eine statistische Orientierung der Clustermagnetisierungen vorliegt, diese aber durch ein äußeres Feld ausgerichtet werden können, so erwartet man dabei eine besonders starke Änderung des elektrischen Widerstands. Im vorliegenden Projekt soll untersucht werden, ob sich ein solcher GMR auch durch Aufbringen von magnetischen Nanopartikeln auf der Oberfläche dünner Metallfilme realisieren läßt. Dabei stehen wie oben regelmäßig angeordnete magentische Nanopartikel im Vordergrund, so daß auch hier die Bedingung l ~ n a durch Temperaturvariation realisierbar wird. In beiden Fällen wird für die Präparation und das geordnete Aufbringen der Nanoinseln auf Metallfilmen die Selbstorganisation metallgefüllter inverser Mizellen gebildet aus ZweiblockCopolymeren ausgenützt, wobei sich die Polymermatrix nachträglich in einem Plasmaprozeß entfernen läßt.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1072: Halbleiter- und Metallcluster als Bausteine für organisierte Strukturen