Microscopic Theory of Terahertz Spectroscopy on Semiconductor Nanostructures

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.