Molekularstrahlexperimente an Halbleiterclustern: Polarisierbarkeiten und chemische Bindung

Hier werden Experimente vorgestellt, mit denen Polarisierbarkeiten, permanente Dipolmomente und Absorptionsspektren von im Molekularstrahl isolierten Halbleiterclustern wie Si N , Ga N As M und Ge N Te M gemessen werden. Sie zeigen, daß der Übergang von den typischen optoelektronischen Eigenschaften makroskopischer Halbleiterkristalle zu den molekularen Eigenschaften kleiner Halbleiterpolyedermoleküle über mehrere Stufen erfolgt. Bei den nanometergroßen Halbleiterkolloiden aus ca. 10 5 –10 3 Atomen ist die Bindungsstruktur noch festkörperartig. Die über den Nanometerbereich ausgedehnten Bindungsorbitale der Halbleiterkristalle sind jedoch im Cluster stärker lokalisiert und dadurch bereits leicht verändert. Im Bereich von 10 3 –10 Atomen vollzieht sich dann der kontinuierliche Übergang von der lokalisierten festkörperartigen zur molekülartigen Bindung. Interessanterweise findet man bei relativ kleinen Teilchen aus ca. 10 2 Atomen noch Größenquantisierungseffekte. Diese zeigen sich in ungewöhnlich kleinen statischen Polarisierbarkeiten von Si N ‐Clustern oder in den Absorptionsbanden von Ga N As M ‐Clustern, die gegenüber denen des Festkörpers stark blauverschoben sind. Bei noch kleineren Clustern verschwinden diese Effekte im Bereich von 10 2 –10 Atomen, was sich in einer Rotverschiebung der Absorptionsbanden mit abnehmender Clustergröße bemerkbar macht.