Inhomogeneous and homogeneous broadening of excitonic spectra due to disorder

Zunächst werden zwei alternative Methoden zur Berechnung exzitonischer Spektren ungeordneter Halbleiter verglichen: Die Methode der Bewegungsgleichungen für die über Unordnungskonfigurationen gemittelte optische Polarisation sowie ein Ortsraum-Tight-Binding Modell, worin die Konfigurationsmittelung am Ende stattfindet. Für diese Arbeit stellte sich die zweite Methode als geeigneter heraus. Es wurde die auf dem eindimensionalen Tight-Binding-Modell basierende Bewegungsgleichung für die optische lineare und nichtlineare Polarisation numerisch gelöst, wobei die Vielteilchen-Coulomb-Wechselwirkung konsistent berücksichtigt wurde. Im Hauptteil der Dissertation wird der Einfluss der Unordnung auf die exzitonischen Spektren studiert, wobei der Längenskala des Unordnungspotentials eine besondere Rolle zukommt. Die Ergebnisse werden auf der Basis der Mittelung des Unordnungspotentials durch die Relativbewegung des die Exzitonen bildenden Elektron-Loch Paares interpretiert. Dieser Mechanismus hängt stark von der Längenskala ab. Universelles Verhalten wird für Längenskalen kleiner als der Exziton-Bohr-Radius gefunden. Nichtlineare zweidimensionale Fouriertransform-Spektren werden berechnet. Es zeigt sich, dass in einer ungeordneten Halbleiter-Heterostruktur verschiedene Kopplungen (im Sinne der Fano-Kopplung) auftreten, die in der geordneten Phase auf Grund von Auswahlregeln abwesend sind. Diese Kopplungen führen zu einem unordnungsinduzierten Dephasieren. Die exzitonische Linie kann somit auf der Grundlage energieabhängiger Dephasierungsraten interpretiert werden. Es wird gezeigt, dass Zwei-Exziton-Beiträge diese Unordnungseffekte überdecken. Daher wird angeregt, durch z.B. co-zirkular polarisierte Laser-Pulse diese Biexziton- und Zwei-Exziton-Beiträge zu minimieren.