Spin and Photophysics of Defects in Solids

Barrierefreiheit: Kurzbeschreibung des BildesNV center and its excitation schemeColor centers in semiconductors or insulators show a rich photophysics. Possessing a total electron spin they may be utilized to store quantum information and thus pave the way for the development of solid state quantum computing. The nitrogen-vacancy center (NV) in diamond as well as the divacancy and the silicon vacancy in silicon carbide (SiC) have emerged as promising candidates for implementing solid state quantum bits. Furthermore such defects have important applications as sensors of magnetic and electric fields or temperatur.Optical excitation of the high-spin ground state and subsequent spin-selective recombination via unknown intermediate low-spin states enables spin-initialization mediated by intersystem crossings. Together with spin-dependent luminescence this provides all-optical control of the defect spins. The host material and the defect parameters like the fluorecensce wavelength, lifetimes of the optical transitions and non-radiative recombination, as well as spin relaxation times make the defects suitable for different applications.

Barrierefreiheit: Kurzbeschreibung des BildesVacancy-antisite complex in 4H-SiC and its excitation schemeAlthough the photo physics of a vast variety of systems, including defects, was successfully addressed in the framework of many bodyperturbation theory (GW and BSE) and time dependent density functional theory, these approaches do not provide direct access to the important low-spin excited states. As an approach towards the spin physics of defects the solid state group has developed an ab initio CI-hamiltonian employing a restricted basis and an effective screened coulomb interaction. On this basis the solid state group explores the photo and spin physics of candidate defect centers in diamond and silicon carbide or other materials.

  • M. Bockstedte, F. Schutz, Th. Garratt, V. Ivady, A. Gali, Ab initio description of highly correlated states in defects for realizing quantum bits, Nature Partner Journal Quantum Materials, 3, 31 (2018).
  • K. Szasz, V. Ivady, I. I. Abrikosov, E. Janzéen, M. Bockstedte and A. Gali, Spin and photophysics of carbon-antisite vacancy defect in 4H silicon carbide: A potential quantum bit, Phys. Rev. B 91, 121201(R) (2015).

Adsorbates at Surfaces

Barrierefreiheit: Kurzbeschreibung des Bildes Adsorption of functional molecules on nanostructured   metal oxide surfaces, thin films grown on a metal   substrate, or nanocrystalline assemblies are pivotal for   accessing novel functional materials for a wide range of 

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 applications, including   photovoltaic, sensing, or 

 catalysis.

 Porphyrins as a flexible   class  of molecules enable vast possibilities of tailoring their functional properties towards specific applications. The solid state physics group collaborates with the materials science group and partners at the Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in the funCOS research unit.

“Molecular landscaping”, the vision of funCOS, includes site-selective adsorption and formation of molecular assemblies via linker groups, tuning of the adsorbate-adsorbate interaction and alteration of the electronic and chemical properties via functional/linker groups or the metal center. These topics directly depend on the metal oxide substrate as key elements of structure formation via the adsorbate-

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oxide interaction, in particular, at low-coordinated sites or nanostructures. Challenges for a theoretical modeling lie in the development of atomic-scale models in collaboration with experiment and their rationalization in terms of a structure-property relationship. The solid state physics group focuses on metalation of free-base porphyrins at metal oxide surfaces and nano particles, porperties of porphyrin films, their electronic structure, and photophysics.

  • Classen, R. Pöschel, G. Di Filippo, T. Fauster, O. B. Malcioğlu and M. Bockstedte, Electronic Structure of Tetraphenylporphyrin layers on Ag(100), Phys. Rev. B 95, 115414 (2017).
  • D. Thomele, G. R. Bourret, J. Bernardi, M. Bockstedte and O. Diwald, Hydroxylation Induced Alignment of Metal Oxide Nanocubes, Angew. Chem. Int. Ed. 56, 1407 (2017).
  • M. D. Weber, J. E. Wittmann, A. Burger, O. B. Malcioğglu, J. Segarra-Marti, A. Hirsch, P. B. Coto, M. Bockstedte and R. D. Costa, From white to Red: Electric-Field Dependent Chromaticity of Light-Emitting Electrochemical Cells based on Archetypal Porphyrins, Adv. Funct. Mater. 26, 6737 (2016).

Reactions at Surfaces

The surface of condensed matter is capable to alter the properties of adsorbates such that the mutualreaction among the adsorbed species occurs at rates that are unavailable in other environments likethe gas-phase. Yet, as a catalyst, the surface is not only the host - for supplying favorable conditionsfor reactions - it also plays an active role by e.g. providing electrons. Indeed, surface structures on the nanoscale scale, such as metal clusters or oxygen vacancies on metal oxides, are sources of reactive electrons. Also photo-excited electrons can efficiently attach to adsorbates on metal or insulator surfaces and induce their dissociation.

Polar solvents represent a unique class of catalysts because of their ability toBarrierefreiheit: Kurzbeschreibung des Bildes solvate charged carriers and excess electrons. This ability allows for the localization and subsequent solvation of electrons also at the surface of solvent fi lms or ices. The electron solvation occurs as a dynamical response of the solvent to the charge. As compared to catalysts like metal oxides, where the reactive electron often stems from pre-defined sites, the evolution of the solvated state adds another degree of complexity to electron-induced processes. The interplay between solvated electrons and adsorbates contains fascinating physical mechanisms, yet an atomic scale understanding is missing.

In a highly complementary approach employing theoretical modeling , high-resolution scaning tunneling spectroscopy (STM), and two photon-photoemission spectroscopy (2PPE), the solid state physics group joined forces with the groups of Prof. Dr. Karina Morgenstern (Ruhr-Universität Bochum) and Prof. Dr. Uwe Bovensiepen (Universität Duisburg-Essen) to investigate the mechanisms at work in the dissociative electron attachment of halogenated bencenes with varying electron affinity C6H5X, X=F,Cl,Br.

 

  • Ph. Auburger, I. Kemeny, C. Bertram, M. Ligges, M. Bockstedte, U. Bovensiepen, K. Morgenstern, Microscopic insight into electron-induced dissociation of aromatic molecules on ice, Physical Review Letters in print.
  • M. Bockstedte, A. Michl, M. Kolband, M. Mehlhorn and K. Morgenstern, Incomplete Bilayer Termination of the Ice (0001) Surface, J. Phys. C 120, 1097 (2016).
  • News
    Das Paper "The disabling effect of enabling social policies on organizational career management" von Astrid Reichel (Professorin für Human Resource Management an der PLUS) et al. wurde beim Academy of Management Meeting 2019, der mit über 10.000 TeilnehmerInnen weltweit größten und wichtigsten Management Konferenz, mit dem Emerald Best International Symposium Award ausgezeichnet.
    Univ.Doz. Dr. Dr.h.c. Jasmine Dum-Tragut erhielt die Medaille am 31. Oktober im Rahmen der Schlussveranstaltung der von ihr kuratierten Ausstellung "Fernab der Heimat - in der Heimat Schicksale armenischer Kriegsgefangener im Ersten Weltkrieg" am Genozid-Museum-Institut in Jerevan/Armenien.
    Die Salzburger Historikerin Christina Antenhofer wurde kürzlich zum Mitglied der Europäischen Akademie der Wissenschaften und Künste (Historische Klasse) ernannt.
    Vom 5. bis 22. November 2019 lädt Südwind in Zusammenarbeit mit der Universität Salzburg ExpertInnen zum Thema globale Ungleichheiten ein und bietet ein vielfältiges Programm: 13 Veranstaltungen der Reihe "REDUCE INEQUALITIES global denken - nachhaltig handeln" setzen sich aus verschiedenen Perspektiven mit globalen Fragen und deren Wechselwirkung mit der lokalen und individuellen Ebene auseinander.
    Margit Reiter, seit WS 2019 neue Professorin für Europäische Zeitgeschichte am Fachbereich Geschichte präsentiert am 20. November ihr neues Buch "Die Ehemaligen" im HS 381, GesWi, Rudolfskai 42.
    Die VERNISSAGE zur Ausstellung findet am MI 20.11.19, 18.30 Uhr, im enter: Raum für Kunst im KunstQuartier, Bergstr. 12a, sttt. AUSSTELLUNGSDAUER: 21. November 2019 - 31. Jänner 2020.
    Die jährlich stattfindende interdisziplinäre Fachtagung des Wissensnetzwerks Recht, Wirtschaft und Arbeitswelt findet dieses Jahr am Donnerstag, 21.11.2019, zum Thema "Die Arbeit ist immer und überall - Mobiles Arbeiten und seine Folgen" auf der Edmundsburg statt.
    DONNERSTAG, 21.11.: VORTRÄGE (8.30-19.00h) bei Wissenschaft & Kunst, Bergstr. 12a, KunstQuartier, Atelier 1.OG // FREITAG, 22.11.: EXKURSION (8.30-16.00h) Gedenkstätte Konzentrationslager Ebensee, Gedenkstätte Mauthausen. Abfahrt: 8.30 Uhr Unipark Nonntal, Erzabt-Klotz-Straße 1
    Der FB KoWi lädt Sie sehr herzlich zum Gastvortrag zum Thema How News Use is Changing Across the World - Vortrag von Dr. Richard Fletcher – Reuters Institute, University of Oxford .
    Im Rahmen der Vortragsreihe Geschichte im Gespräch sowie der Vorlesung "Grundlagen der Mittelalterlichen Geschichte (Christina Antenhofer)" hält Thorsten Hiltmann (Münster) am 26. November 2019 um 09 Uhr im HS 380 einen Vortrag zum Thema Mittelalterliche Heraldik zwischen Kulturgeschichte und neuen digitalen Methoden
    Der Fachbereich Slawistik möchte Sie zusammen mit dem Kulturzentrum DAS KINO sehr herzlich zum vierten Teil unserer erfolgreichen Kinoreihe der ost- und mittelosteuropäischen Filme einladen. Im Rahmen des Filmklubs „Slawistyka, Slavistika, Cлавистика“ werden preisgekrönte aktuelle polnische, russische und tschechische Filme mit gesellschaftlicher und politischer Thematik gezeigt.
    28. bis 30. November 2019 - Unipark Nonntal, Erzabt-Klotz-Straße 1, 5020 Salzburg, Abteilung Musik- und Tanzwissenschaft, Tanzstudio, Raum 2.105, 2. OG
    Am 29. November 2019 findet die Tagung "Verantwortlichkeit digitalisierter Unternehmen" an der Universität Salzburg statt. Der Fokus liegt dabei auf den ethischen und rechtlichen Auswirkungen des Einsatzes künstlicher Intelligenz.
    Der Fachbereich Linguistik lädt alle Interessierten ein zur Teilnahme an der 45. Österreichische Linguistiktagung. Die Veranstaltung findet am 6. und 7.12.19 im Unipark Nonntal statt. Die Frist zur Registrierung zu den regulären Teilnahmegebühren in Höhe von 40 bzw. 15 Euro (für Studierende und taube TeilnehmerInnen) wurde bis zum 07.11.2019 verlängert.
  • Veranstaltungen
  • 18.11.19 WiWi-Get2gether
    20.11.19 Die Collage als Schnittstelle disparater Ebenen Teil II
    21.11.19 Massen sterben – landschaftliche, architektonische und materielle Erinnerungen an zwei Weltkriege. Wege des Erinnerns in europäischer Perspektive
    21.11.19 Interdisziplinäre Tagung "Die Arbeit ist immer und überall ... - mobiles Arbeiten und seine Folgen"
    21.11.19 Salzburger Museen und Sammlungen Geschichte vor Ort. Vom Museum des Bürgertums zum Museum in und für die Gesellschaft
    21.11.19 How News Use is Changing Across the World
    22.11.19 Exkursion: Massen sterben – landschaftliche, architektonische und materielle Erinnerungen an zwei Weltkriege. Wege des Erinnerns in europäischer Perspektive
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