Ab initio Beschreibung von korrelierten Mehrteilchen-Anregungen

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Description

Die makroskopischen elektronischen und optischen Eigenschaften nanostrukturierter Materialien werden durch ihre quantenmechanischen Eigenschaften bestimmt. Korrelierte Mehrteilchen-Anregungen dominieren die optischen Eigenschaften in Festkörpern, Quantenpunkten, Quantenfilm-Strukturen und insbesondere auch in den aktuell oftmals untersuchten zweidimensionalen Materialien. In diesen Materialien besitzen Quasiteilchen wie Exzitonen und Trionen (d.h. Anregungen aus zwei oder drei Elektronen und Löchern) spannende physikalische Eigenschaften. Die zuverlässige und voraussagende Beschreibung von Exzitonen und Trionen ist mit state-of-the-art Methoden aus den Grundgleichungen der Quantenmechanik möglich, bisher allerdings meist nur im Fall verschwindender Dotierung und vernachlässigbar kleiner Wechselwirkung mit Phononen. In diesem Projekt planen wir diese Zugänge zu erweitern, um auch stärkere Dotierungen beschreiben zu können. Die Berücksichtigung der Elektron-Phonon Wechselwirkung erlaubt es zudem, die energetische Lage und optische Signatur von indirekten Übergängen (d.h. Elektron und Loch haben verschiedene Impulse) zu berechnen. Des Weiteren werden wir ab-initio Methoden anwenden, um die Eigenschaften neuartiger Systeme, sogenannter exzitonischer Isolatoren, zu untersuchen.