Microscopic Theory of Terahertz Spectroscopy on Semiconductor Nanostructures

In this Thesis, studies with optical and terahertz light on semiconductor quantum wells are presented. Experiments are analyzed by means of a microscopic theory. A short introduction in chapter 1 is followed by the theoretical basis in chapter 2. After, two kinds of experiments are shown: Chapter...

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1. Verfasser: Klettke, Andrea C.
Beteiligte: Koch, Stephan W. (Prof.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2013
Physik
Ausgabe:http://dx.doi.org/10.17192/z2013.0252
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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author Klettke, Andrea C.
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semiconductor
Nanostruktur
Halbleiter
terahertz
Theoretische Physik
theoretical physics
Terahertzbereich
nanostructures
spectroscopy
Heterostruktur
Quantenfilm
Spektroskopie
Physik
Im Rahmen dieser kumulativen Doktorarbeit werden Studien mit sichtbarem Licht und Terahertzlicht an Halbleiter-Quantenfilmen beschrieben, wobei Experimente mit Hilfe einer mikroskopischen Theorie analysiert werden. Nach einer Einleitung in Kapitel 1 werden die theoretischen Grundlagen in Kapitel 2 dargelegt. Hiernach folgt die Beschreibung von zwei Arten von Experimenten: In Kapitel 3 wird Terahertzspektroskopie an Quantenfilmen beschrieben, bei denen das sichtbare Licht in erster Linie mit den Quantenfilmen wechselwirkt. In Kapitel 4 besteht zusätzlich eine starke Kopplung des sichtbaren Lichtes mit einer Kavität. Beide Themen sind aufgrund der Ähnlichkeiten von Exzitonen mit atomaren Systemen von grundsätzlichem Interesse. Ein sehr fundamentaler Effekt, der beide Themen verbindet, ist der AC-Stark-Effekt: Er beschreibt das Aufspalten von Spektrallinien durch die Anwesenheit eines elektrischen Feldes. In Atomen wird dies Rabiaufspaltung genannt. Kapitel 3 beschreibt Experimente mit terahertzinduzierter Rabiaufspaltung. In Kapitel 4 wird Terahertzspektroskopie an Exziton-Polaritonen beschrieben. Diese entstehen, wenn Quantenfilme an eine Kavität koppeln. Die 1s-Exzitonenresonanz spal- tet auf in tiefere und höhere Exziton-Polaritonen. Eine Zusammenfassung und ein Ausblick werden in Kapitel 5 gegeben.
Microscopic Theory of Terahertz Spectroscopy on Semiconductor Nanostructures
institution Physik
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topic semiconductor
Nanostruktur
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Theoretische Physik
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Heterostruktur
Quantenfilm
Spektroskopie
Physik
author2 Koch, Stephan W. (Prof.)
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description In this Thesis, studies with optical and terahertz light on semiconductor quantum wells are presented. Experiments are analyzed by means of a microscopic theory. A short introduction in chapter 1 is followed by the theoretical basis in chapter 2. After, two kinds of experiments are shown: Chapter 3 is devoted to terahertz spectroscopy on bare quantum wells. In chapter 4, the optical light couples in addition to a micro cavity. Both topics are of fundamental interest due to the similarity of excitons with atomic systems. A basic effect connecting both topics is the AC Stark effect: It describes the splitting of spectral lines due to the presence of an electric field. For atomic systems, this is called Rabi splitting. Chapter 3 describes experiments with terahertz-induced Rabi splitting. In chapter 4, terahertz spectroscopy on exciton-polaritons is described. These appear due to the coupling of the quantum wells to a micro cavity: The 1s-exciton resonance splits into lower and higher exciton-polaritons. Concluding remarks and a short outlook are given in chapter 5.
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