Zur Dynamik bestimmter Ladungsträger-Transferprozesse in Halbleiterquantenfilmen

Die Möglichkeiten der modernen Kurzzeitspektroskopie erlauben im Rahmen dieser Arbeit die Beobachtung fundamentaler Phänomene der Licht-Materie-Wechselwirkung an lange bekannten Halbleiterstrukturen. Dabei wird zum einen der induzierte intra- exzitonische Transfer in der Zeitdomäne studiert und z...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Drexler, Michael J.
Beteiligte: Koch, Martin (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2015
Physik
Schlagworte:
FWM
THz
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Die Möglichkeiten der modernen Kurzzeitspektroskopie erlauben im Rahmen dieser Arbeit die Beobachtung fundamentaler Phänomene der Licht-Materie-Wechselwirkung an lange bekannten Halbleiterstrukturen. Dabei wird zum einen der induzierte intra- exzitonische Transfer in der Zeitdomäne studiert und zum anderen der räumliche Transfer durch unterschiedliche Potentialbarrieren eines gekoppelten Doppelquanten- films untersucht. In den beiden Abschnitten 3 und 4 dieser Arbeit können zeitliche Aspekte der ma- nipulierten exzitonischen Polarisation qualitativ bestätigt werden wie sie die vorhan- dene mikroskopische Theorie [21] vorhersagt. Die erstmalige experimentelle Realisierung eines FWM-Experiments mit der Erzeu- gung starker THz-Felder führt zur Beobachtung unterschiedlicher Regime der ko- härenten Manipulation. In dieser Kombination werden unterschiedlichen Sequenzen entsprechend der Pulsfolge charakterisiert und im Modell der THz-Manipulation der mikroskopischen Polarisation und der Detektion der makroskopischen Polarisation in- terpretiert. Durch die Untersuchung der Feldabhängigkeit für unterschiedliche Regime kann weiterhin in Übereinstimmung mit dem Bild der Feldionisation ein Schwellverhalten für größere Feldstärken bei höheren exzitonischen 2s+H-Zuständen als bei 1s-Zuständen gefunden werden. Schließlich wird explizit die Reversibiliät für mittlere Feldstärken des THz-indu- zierten intra-exzitonischen Transfers aus dem 1s-Zustand heraus beobachtet und das theoretische Modell qualitativ bestätigt. Die hier vorgestellte Beobachtung von kohärenten Oszillationen durch einen THz-induzierten Polarisationsabbruch bietet einen weiteren Einblick in den dynami- schen Prozess der Ionisation. Im letzten Teil werden Modellsysteme basierend auf dem (GaIn)As/GaAs/ Ga(NAs)-Materialsystem für das Studium einer räumlich indirekten Population einer- seits und des Elektronen-Transfers durch Grenzflächen andereseits etabliert. Hier wird die elektronische Struktur über die Methoden der linearen Absorption, der zeitaufgelösten PL und der Anrege-Abfrage-Spektroskopie in einer vergleichenden Studie grundsätzlich geklärt. Insgesamt werden wichtige Erkenntnisse zum intra-exzitonischen Transfer gewon- nen und wesentliche Grundlagen für das ausführliche und umfassende Studium des Ladungsträgertransports durch Grenzflächen mit den Methoden der modernen Ultra- kurzzeitspektroskopie gelegt. Trotz der Vielzahl an vorangegangen Arbeiten an diesen klassischen Halbleitermodellsystemen verbleiben weiterhin unter anderem die abschließend aufgezeigten vielversprechenden Möglichkeiten der Analyse und der Kon- trolle des Ladungsträger-Transfers.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2016.0131