Ausgangsfragestellung

Ziel des Teilprojektes war die numerische und theoretische Untersuchung selbstorganisierter raum-zeitlicher Muster in bistabilen und multistabilen Halbleitersystemen. Der Schwerpunkt sollte dabei auf einer gezielten Beeinflussung, Steuerung und Selektion dieser Muster liegen. Als Modellsysteme dienten verschiedene Halbleiternanostrukturen, wie die resonante Tunneldiode (DBRT = Double Barrier Resonant Tunneling Diode), das Übergitter, sowie die schon länger in unserer Arbeitsgruppe untersuchte HHED (= Heterostructure Hot Electron Diode). Die Modellierung des nichtlinearen Stromtransports erfolgte dabei jeweils auf der Hierarchieebene der semiklassischen Dynamik von Elektronendichten. Dies führt auf reduzierte Modellgleichungen, die eine ähnliche Form haben wie die in anderen Teilprojekten des Projektbereiches B intensiv untersuchten Reaktions-Diffusions-Systeme. Daher hatten unsere Untersuchungen auch grundlegenden, methodischen Charakter über die speziellen Halbleiternanostrukturen hinaus.

In den Modellsystemen der resonanten Tunneldiode und des Übergitters sollten zunächst die auftretenden komplexen und mitunter chaotischen raum-zeitlichen Oszillationsszenarien analysiert werden, welche durch konkurrierende räumliche und zeitliche Instabilitäten entstehen. Die Musterselektion sollte dann mit Hilfe einer zeitlich verzögerten Rückkopplungsschleife des Outputsignals realisiert werden. Dabei sollten die Methoden der Chaoskontrolle durch zeitverzögerte Rückkopplung (Autosynchronisation), welche allgemein eine Stabilisierung instabiler periodischer Orbits erlauben, auf Raum-Zeit-Muster angewandt werden.