German Fachbereich Physik Philipps-Universität Marburg https://doi.org/10.17192/z2014.0539 Nonlinear Optical Spectroscopy at the Gallium Phosphide/Silicon(001) Interface 2014-07-17 ths Prof. Dr. Höfer Ulrich Höfer, Ulrich (Prof. Dr.) opus:5611 Nichtlineare optische Spektroskopie an der Galliumphosphid-Silizium(001)-Grenzfläche urn:nbn:de:hebis:04-z2014-05392 Brixius, Kristina Brixius Kristina 2014 Spektroskopie In dieser Arbeit wurde die Grenzfläche zwischen Galliumphosphid (GaP) und Silizium(001) (Si), einem polaren, respektive nicht polaren indirekten Halbleiter, mittels nichtlinearer optischer Spektroskopie untersucht. Dabei stand die optische Frequenzverdopplung an der Grenzfläche im Vordergrund. Es konnte gezeigt werden, dass das Signal der Heterostruktur von einem Grenzflächenbeitrag dominiert wird, der bei den beiden Festkörpern nicht messbar ist. Die Rotationsanisotropie hängt zudem sowohl von der Beschaffenheit der Grenzfläche, als auch den Eigenschaften der GaP-Schicht ab. Durch die Korrelation mit Messungen aus der Transmissionselektronenmikroskopie (engl.: transmission electron microscopy, TEM) konnte die Sensitivität des SH-Signals auf Defekte wie Zwillinge, Galliumtropfen und Antiphasengrenzen demonstriert werden. Durch Analyse der Rotationsanisotropie als Funktion der Schichtdicke kann eine Oszillation des Festkörperbeitrags auf Interferenzeffekte durch Phasenanpassung zurückgeführt werden. Das Grenzflächensignal nimmt hingegen exponentiell mit der Dicke der GaP-Schicht ab, was auf Absorption der zweiten Harmonischen in GaP schließen lässt. Die Ursache des Grenzflächenbeitrags wurde diskutiert: im Allgemeinen führt ein elektrisches Feld zu einem Symmetriebruch in grenzflächennahen Festkörperschichten, und damit zu einem zusätzlichen Beitrag zur zweiten Harmonischen, dem sogenannten EFISH-Beitrag (engl.: electric field induced second-harmonic). Es zeigt sich, dass ein elektrisches Feld aufgrund der Bandverbiegung an der Grenzfläche der Heterostruktur die experimentellen Ergebnisse in einem guten Maß erklären kann. In einem Anrege-/Abfrageaufbau wurde die optische Frequenzverdopplung verwendet, um transiente Phänomene an der Grenzfläche zu untersuchen. Erneut grenzen sich die Ergebnisse der Heterostruktur deutlich von denen der einzelnen Festkörper ab. Die Intensität der zweiten Harmonischen steigt als Funktion der Verzögerung um mehrere Hundert Prozent an, und folgt dann einem komplexen Zerfallsmechanismus. Der systematische Zusammenhang zwischen den Transienten und der Anregeintensität, der Grenzflächenbeschaffenheit sowie der Polarisation des Anregepulses wurde mittels eines Ratengleichungsmodells quantitativ analysiert. Es wurden erste temperaturabhängige Messungen durchgeführt, die rein qualitativ zur Interpretation beitragen. Darüber hinaus konnte eindrucksvoll gezeigt werden, dass das grenzflächenspezifische, transiente Signal selbst bei 65nm dicken GaP-Schichten gemessen werden kann. Die Ergebnisse deuten auf einen Ladungstransfer zwischen dem Si-Substrat und GaP-Schicht hin. Der Hauptbeitrag zum zeitabhängigen SH-Signal könnte dann ein transientes EFISH-Signal sein. Insbesondere der lineare Zusammenhang zwischen ausgewählten Komponenten des Signals und der eingestrahlten Intensität deutet auf den Aufbau eines Feldes hin. Es wurde ein Modell für eine elektronische Anregung konzipiert. Die Anwesenheit eines Grenzflächenzustands, der einen direkten elektronischen Übergang ins Leitungsband ermöglicht, gilt als wahrscheinlich. Eine nähere spektroskopische Analyse ist jedoch erforderlich. Untersuchungen der GaP/Si-Heterostruktur mittels kohärenter Phononenspektroskopie lieferten ebenfalls markante Ergebnisse. Die resonante Anregung bei 400nm brachte eine neue scharfe Mode bei 11THz hervor, welche weder bei Messungen des oxidierten GaP-Wafers, noch bei Messungen an der Si/SiO2-Grenzfläche entsteht. Die Frequenz der Mode zeigt keine Änderung mit der Anregintensität und die Amplitude variiert sinusartig bei der Änderung der Polarisation des anregenden Laserimpulses. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Generationsmechanismus von der stimulierten Ramanstreuung dominiert wird. Es wurden im Wesentlichen zwei Möglichkeiten für die grenzflächenspezifische Mode dargelegt: Eine Frequenzkonversion der longitudinalen Schwingung in eine transversal optische Schwingung und eine vollständig abgeschirmte longitudinal optische Schwingung. Beide Ansätze benötigen für die Argumentation die durch TEM-Messungen gefundene geometrische Form der Antiphasengrenzen. Bei ausgewählten Wachstumsmodi knicken diese auf {111}-Ebenen ab und es kommt zur Ausbildung homopolarer Bindungen. Die veränderten Bindungslängen könnten zu Schwingungskomponenten senkrecht zur Grenzfläche führen, eine transversale Schwingung könnte die Folge sein. Andererseits sind die homopolaren Bindungen vorzugsweise aus Phosphor-Phosphor-Bindungen zusammengesetzt. Diese halten im Mittel ein Viertel Elektron bereit. Die Anzahl der falschen Bindungen wurde in einem einfachen Modell auf Grundlage von TEM-Messungen quantifiziert. Es können große Elektronendichten entstehen, die je nach Größe der Antiphase sehr lokalisiert an der Grenzfläche vorliegen. Unter Anwesenheit solch großer Elektronendichten verliert der Kristall aufgrund der vollständigen Abschirmung seinen polaren Charakter. Die longitudinale Schwingung würde die Frequenz der transversalen Schwingung annehmen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen, dass die optische Frequenzverdopplung eine ausgesprochen leistungsfähige nichtinvasive Methode zur Untersuchung von einzelnen Halbleitergrenzflächen ist. Die hohe Sensitivität auf Symmetriebrüche ist dabei insbesondere die Stärke dieser Methode; sie kann verwendet werden, um beispielsweise elektrische Felder zu detektieren. Außerdem ermöglichen zeitaufgelöste Messungen den Zugang zu transienten Phänomenen an der inneren Grenzfläche. Obwohl die kohärente Phononenspektroskopie prinzipiell nicht als grenzflächensensitive Methode bekannt ist, konnte eindrucksvoll demonstriert werden, dass für das System GaP/Si die Detektion einer grenzflächenspezifischen Mode möglich ist. Eine Kombination der beiden Methoden sollte unbedingt verwendet werden, um weitere Erkenntnisse über das Modellsystem GaP/Si und darüber hinaus über Halbleitergrenzflächen im Allgemeinen zu gewinnen. Die Beschaffenheit der Grenzfläche kann durch das epitaktische Wachstum bei tiefen Temperaturen weitreichend manipuliert werden, daraus ergeben sich eine Vielzahl weiterführender Experimente, um das Verständnis dieser inneren Grenzfläche zu schärfen. Dabei ergänzen sich die strukturellen Methoden wie die Transmissionselektronenmikroskopie und nichtlineare optische Spektroskopie hervorragend. Frequenzverdopplung In this thesis the interface between Gallium Phosphide (GaP) and Silicon (Si), a polar and a nonpolar indirect semiconductor, respectively, has been investigated by means of nonlinear optical spectroscopy. Within the experimental techniques optical second harmonic generation from the interface was most prominent. It has been demonstrated that the second harmonic signal originating from the heterostructure is being dominated by a strong interface contribution which is absent for the pure GaP and Si wafers. The rotational anisotropy depends both on the quality of the interface and the properties of the GaP layer. A correlation with transmission electron microscopy (TEM) data allows for direct demonstration of the sensitivity of this technique on twins, Ga-droplets, and anti-phase domains. Analysis of the rotational anisotropy data as a function of layer thickness results in an oscillating signal which is due to phase matching effects within the GaP bulk. On the other hand, the interface contribution decays exponentially, which is attributed to the absorption within the GaP bulk. The reason for the strong interface contribution has been discussed: generally an electric field leads to a symmetry break within bulk layers, this leads to an additional contribution to the second harmonic light, the so called electric field induced second-harmonic (EFISH). An electric field due to the band alignment within the interface appears to be a good explanation for this additional contribution. Within a conventional pump-/probe setup the optical second harmonic generation was used in order to investigate transient phenomena at the interface. Again the results for the heterostructure differ remarkably from the single crystals. The second harmonic intensity increases considerably, about several hundreds of percent, as a function of delay. The increase is followed by a complex decay of the signal. A rate equation model was used in order to quantitatively analyse the dependence of the transients on the pump intensity, on the character of the interface and on the polarization of the pump pulse. First temperature dependent measurements have been executed and contributed to the interpretation in a qualitative way. In addition it has been demonstrated impressively that the interface specific transient SH-signal could even be detected for a 65nm thick film of GaP on Si. The results could be interpreted by means of a charge transfer between the Si substrate and the GaP film. In this case the primary contribution to the SH-signal could be a transient EFISH signal. In particular the linear dependence of selected components of the signal on the pump intensity points to the build-up of an electric field. The formation of an interface state, which allows the direct excitation into the conduction band, is very probable. Still, spectroscopic information is needed in order to confirm this hypothesis. Coherent phonon spectroscopy at the GaP/Si hetero interface provides unexpected results as well. The resonant excitation with 400nm brought up a totally new sharp oscillation frequency at 11THz, which was absent for both the oxidized GaP wafer and Si/SiO_2 interface. The frequency of that mode does not show any variation within the pump intensity, but varies sinusoidally with the polarization of the pump pulse. The result suggests that the underlying generation mechanism is dominated by resonant impulsive stimulated Raman scattering. Basically, two options have been discussed for the origin of the sharp interface specific mode: firstly, a frequency conversion from a longitudinal optical mode to a transversal optical mode and secondly, a totally screened longitudinal optical oscillation. Both approaches need the geometrical form of the anti-phase-domains which have been found in TEM measurements. Choosing special growth conditions within metalorganic vapour phase epitaxy forces the domain boundaries, which are formed by homopolar bonds, to tilt on {111}-planes. On the one hand, the modified bonds can give rise to oscillating components normal to the interface, in this way a transversal oscillation would be formed. On the other hand, these homopolar bonds are also known to form in between two phosphorus atoms. On average such a wrong bond leads to an additional quarter electron. The number of wrong bonds has been quantified in an easy model based on the TEM measurements. It is possible to generate high electron densities, which can be localized especially at the interface depending on the size of the anti-phase. The presence of such a high electron density would lead to a complete screening of the polar character of the crystal. The frequency of the longitudinal oscillation would shift towards the frequency of the transversal mode. The results of this thesis confirm that optical second harmonic generation is a powerful tool in order to investigate single semiconductor hetero interfaces non invasively. The benefit of this method lies in its sensitivity to symmetry breaks, amongst others it can be used as a probe for electric fields. Moreover time resolved measurements enable the investigation of transient phenomena at the internal interface. Though coherent phonon spectroscopy has not been known for a special interface sensitivity, it could be demonstrated impressively that within the GaP/Si model system the detection of an interface specific mode is possible. It is highly recommended to combine both methods in order to gain further information about the GaP/Si interface and even other semiconductor hetero interfaces in general. The manipulation of the interface properties within in the epitaxial growth offers a multitude of further experiments in order to gain a higher level of understanding of this hetero interface. At the same time structural analysis within the TEM serves as an excellent complementary method for the nonlinear optical spectroscopies. Pump-Probe-SHG I. Yokota, On the Coupling between Optical Lattice Vibrations and Carrier Plas- ma Oscillations in Polar Semiconductors, J. Phys. Soc. Jpn. 16, 2075 (1961). A. Beyer, Hochaufgelöste transmissionselektronenmikroskopische Untersuchun- gen an Galliumphosphid auf Silizium, Dissertation, Philipps-Universität Mar- burg, 2012. J. Hohlfeld, U. Conrad, and E. Matthias, Does Femtosecond Time-Resolved Second-Harmonic Generation Probe Electron Temperatures at Surfaces?, Appl. Phys. B-Lasers Opt. 63, 541 (1996). M. Born and E. Wolf, Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Pro- pagation, Interference and Diffraction of Light (Cambridge University Pressr, Cambridge, United Kingdom, 1999). Y. M. Chang, L. Xu, and H. W. K. Tom, Coherent Phonon Spectroscopy of GaAs Surfaces Using Time-Resolved Second-Harmonic Generation, Chem. Phys. 251, 283 (2000). T. Y. Choi, D. J. Hwang, and C. P. Grigoropoulos, Femtosecond Laser Induced Ablation of Crystalline Silicon upon Double Beam Irradiation, Appl. Surf. Sci. 197, 720 (2002). M. Giehler and E. Jahne, Effect of Damping on the Plasmon-Phonon Coupling in CdS and GaP, 73, 503 (1976). G. Irmer, V. V. Toporov, B. H. Bairamov, and J. Monecke, Determination of the Charge Carrier Concentration and Mobility in N-GaP by Raman-Spectroscopy, Phys. Status Solidi B-Basic Res. 119, 595 (1983). U. Höfer, Nonlinear Optical Investigations of the Dynamics of Hydrogen Inter- action with Silicon Surfaces, Appl. Phys. A 63, 533 (1996). U. Höfer, Time-resolved coherent spectroscopy of surface states, Appl. Phys. B 68, 383 (1999). H. Kroemer, Polar-on-Nonpolar Epitaxy, J. Cryst. Growth 81, 193 (1987). Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984). A. Pinczuk, G. Abstreiter, R. Trommer, and M. Cardona, Resonance Enhance- ment of Raman-Scattering by Electron-Gas Excitations of N-GaAs, Solid State Commun. 30, 429 (1979). F. Solal, G. Jezequel, F. Houzay, A. Barski, and R. Pinchaux, Angle Resolved Photoemission Valence Band Dispersions E(k) for GaP, Solid State Commun. 52, 37 (1984). C. W. T. Bulle-Lieuwma and M. P. A. Viegers, Misfit Structure of MBE Grown Silicon on Galliumphosphide by means of High-Resolution Electron-Microscopy, Ultramicroscopy 15, 395 (1984). D. Norman, I. T. McGovern, and C. Norris, Surface-States on Gallium- Phosphide, Phys. Lett. A 63, 384 (1977). G. Lüpke, Characterization of Semiconductor Interfaces by Second-Harmonic Generation, Surf. Sci. Rep. 35, 77 (1999). W. Schmidt, J. Bernholc, and F. Bechstedt, (001) Surfaces of GaP and InP: Structural Motifs, Electronic States and Optical Signatures, Appl. Surf. Sci. 166, 179 (2000). T. Sjodin, C. M. Li, H. Petek, and H. L. Dai, Ultrafast Transient Grating Scat- tering Studies of Carrier Dynamics at a Silicon Surface, Chem. Phys. 251, 205 (2000). Y. Matsumoto and K. Watanabe, Coherent Vibrations of Adsorbates Induced by Femtosecond Laser Excitation, Chem. Rev. 106, 4234 (2006). H. Park, M. Gutierrez, X. Wu, W. Kim, and X. Y. Zhu, Optical Probe of Charge Separation at Organic/Inorganic Semiconductor Interfaces, J. Phys. Chem. C 117, 10974 (2013). G. L. Richmond, Characterization of the Silver-Aqueous Electrolyte Interface by Optical Second Harmonic Generation, Langmuir 2, 132 (1986). H. Döscher, T. Hannappel, B. Kunert, A. Beyer, K. Volz, and W. Stolz, In Situ Verification of Single-Domain IIII-V on Si(100) Growth Via Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy, Appl. Phys. Lett. 93, 172110 (2008). M. Lei, J. Price, W. E. Wang, M. H. Wong, R. Droopad, P. Kirsch, G. Bersu- ker, and M. C. Downer, Characterization of Anti-Phase Boundaries in Hetero- Epitaxial Polar-on-Nonpolar Semiconductor Films by Optical Second-Harmonic Generation, Appl. Phys. Lett. 102, 152103 (2013). J. R. Chelikowsky and M. L. Cohen, Nonlocal Pseudopotential Calculations for Electronic-Structure of Diamond and Zincblende Semiconductors, Phys. Rev. B 14, 556 (1976). J. Menendez and M. Cardona, Interference Effects -a Key to Understanding Forbidden Raman-Scattering by LO Phonons in GaAs, Phys. Rev. B 31, 3696 (1985). P. Guyot-Sionnest, W. Chen, and Y. R. Shen, General-Considerations on Optical 2nd-Harmonic Generation from Surfaces and Interfaces, Phys. Rev. B 33, 8254 (1986). J. E. Sipe, D. J. Moss, and H. M. van Driel, Phenomenological Theory of Opti- cal 2nd-Harmonic and 3rd-Harmonic Generation from Cubic Centrosymmetric Crystals, Phys. Rev. B 35, 1129 (1987). H. M. van Driel, Kinetics of High-Density Plasmas Generated in Si by 1.06-and 0.53 µm Picosecond Laser Pulses, Phys. Rev. B 35, 8166 (1987). K. Sokolowski-Tinten, J. Bialkowski, and D. von der Linde, Ultrafast Laser- Induced Order-Disorder Transitions in Semiconductors, Phys. Rev. B 51, 14186 (1995). T. A. Germer, K. W. Kolasinski, J. C. Stephenson, and L. J. Richter, Depletion- Electric-Field-Induced Second-Harmonic Generation near Oxidized GaAs(001) Surfaces, Phys. Rev. B 55, 10694 (1997). G. Irmer, M. Wenzel, and J. Monecke, Light Scattering by a Multicomponent Plasma Coupled with Longitudinal-Optical Phonons: Raman Spectra of p-Type GaAs:Zn, Phys. Rev. B 56, 9524 (1997). Z. Marka, R. Pasternak, S. N. Rashkeev, Y. Jiang, S. T. Pantelides, N. H. Tolk, P. K. Roy, and J. Kozub, Band Offsets Measured by Internal Photoemission- Induced Second-Harmonic Generation, Phys. Rev. B 67, 045302 (2003). D. M. Riffe and A. J. Sabbah, Coherent Excitation of the Optic Phonon in Si: Transiently Stimulated Raman Scattering with a Finite-Lifetime Electronic Excitation, Phys. Rev. B 76, 085207 (2007). Tabellenverzeichnis Liste der Publikationen Veröffentlichungen K. Klass, G. Mette, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Second-harmonic microscopy for fuence-dependent investigation of laser-induced sur- face reactions Phys. Rev. B 83, 125116 (2011) M. Marks, C. H. Schwalb, K. Schubert, J. Güdde, and U. Höfer, Quantum-Beat Spectroscopy of Image-Potential Resonances, Phys. Rev. B 84, 245402 (2011). W. L. Faust and C. H. Henry, Mixing of Visible and near-Resonance Infrared Light in GaP, Phys. Rev. Lett. 17, 1265 (1966). A. Mooradia and A. L. M. Whorte, Polarization and Intensity of Raman Scat- tering from Plasmons and Phonons in Gallium Arsenide, Phys. Rev. Lett. 19, 849 (1967). H. W. K. Tom, G. D. Aumiller, and C. H. Britocruz, Time-Resolved Study of Laser-Induced Disorder of Si Surfaces, Phys. Rev. Lett. 60, 1438 (1988). W. Daum, H. J. Krause, U. Reichel, and H. Ibach, Identification of Strained Silicon Layers at Si-Sio2 Interfaces and Clean Si Surfaces by Nonlinear Optical Spectroscopy, Phys. Rev. Lett. 71, 1234 (1993). J. Qi, M. S. Yeganeh, I. Koltover, A. G. Yodh, and W. M. Theis, Depletion- Electric-Field-Induced Changes in 2nd-Harmonic Generation from GaAs, Phys. Rev. Lett. 71, 633 (1993). M. Hase, M. Kitajima, S. Nakashima, and K. Mizoguchi, Dynamics of Coherent Anharmonic Phonons in Bismuth Using High Density Photoexcitation, Phys. Rev. Lett. 88, 067401 (2002). C. Voelkmann, M. Reichelt, T. Meier, S. W. Koch, and U. Höfer, Five-Wave- Mixing Spectroscopy of Ultrafast Electron Dynamics at a Si(001) Surface, Phys. Rev. Lett. 92, 127405 (2004). Zhu, Observing the Multiexciton State in Singlet Fission and Ensuing Ultrafast Multielectron Transfer, Science 334, 1541 (2011). R. Fukasawa and S. Perkowitz, Damped Longitudinal Optical Phonon-Hole Plas- mon Modes in p-type GaAs, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 132 (1996). J. I. Dadap, J. Shan, A. S. Weling, J. A. Misewich, A. Nahata, and T. F. Heinz, Measurement of the Vector Character of Electric Fields by Optical Second- Harmonic Generation, Opt. Lett. 24, 1059 (1999). M. Marks, N. L. Zaitsev, B., C. H. Schwalb, A. Schöll, I. A. Nechaev, P. M. Eche- nique, E. V. Chulkov, and U. Höfer, Energy Shift and Wave Function Overlap of Metal-Organic Interface States, Phys. Rev. B 84, 081301 (2011). H. Sezen, E. Ozbay, O. Aktas, and S. Suzer, Transient Surface Photovoltage in N-and P-Gan as Probed by X-Ray Photoelectron Spectroscopy, Appl. Phys. M. Mauerer, I. L. Shumay, W. Berthold, and U. Höfer, Ultrafast Carrier Dyna- mics in Si(111)7×7 Dangling-Bonds Probed by Time-Resolved Second-Harmonic Generation and Two-Photon Photoemission, Phys. Rev. B 73, 245305 (2006). C. G. V. de Walle and J. Neugebauer, Universal Alignment of Hydrogen Levels in Semiconductors, Insulators and Solutions, Nature 423, 626 (2003). P. Perfetti, F. Patella, F. Sette, C. Quaresima, C. Capasso, A. Savoia, and G. Margaritondo, Experimental Study of the GaP-Si Interface, Phys. Rev. B 30, 4533 (1984). I. Sakata and H. Kawanami, Band Discontinuities in Gallium Phosphi- de/Crystalline Silicon Heterojunctions Studied by Internal Photoemission, Ap- plied Physics Express 1, 091201 (2008). I. L. Shumay and U. Höfer, Phase Transformations of an InSb Surface Induced by Strong Femtosecond Laser Pulses, Phys. Rev. B 53, 15878 (1996). K. Ishioka, A. K. Basak, and H. Petek, Allowed and Forbidden Raman Scattering Mechanisms for Detection of Coherent LO Phonon and Plasmon-Coupled Modes in GaAs, Phys. Rev. B 84, 235202 (2011). T. F. Heinz, C. K. Chen, D. Ricard, and Y. R. Shen, Spectroscopy of Molecular Monolayers by Resonant Second-Harmonic Generation, Phys. Rev. Lett. 48, 478 (1982). D. J. Chadi, Stabilities of Single-Layer and Bilayer Steps on Si(001) Surfaces, Phys. Rev. Lett. 59, 1691 (1987). J. P. Long, H. R. Sadeghi, J. C. Rife, and M. N. Kabler, Surface Space-Charge Dynamics and Surface Recombination on Silicon(111) Surfaces Measured with Combined Laser and Synchrotron Radiation, Phys. Rev. Lett. 64, 1158 (1990). J. A. Prybyla, H. W. K. Tom, and G. D. Aumiller, Femtosecond Time-Resolved Surface-Reaction: Desorption of CO from Cu(111) in less than 325 fs, Phys. Rev. Lett. 68, 503 (1992). Anpassung der RASHG-Messungen als Funktion der GaP-Schichtdicke 71 S. Uebbing, Aufbau eines Referenzarms für die Optische Frequenzverdopplung, Bachelorarbeit, Philipps-Universität Marburg, 2011. Aufsicht der rekonstruierten Siliziumoberfläche bei hohen Drücken . . 65 I. Vurgaftman, J. R. Meyer, and L. R. Ram-Mohan, Band Parameters for III-V Compound Semiconductors and their Alloys, J. Appl. Phys. 89, 5815 (2001). K. Ishioka, Coherent LO Phonon-Plasmon Coupled Mode at GaP Surfaces, Phys. Rev B (to be published). Coherent Mira Seed Laser Operator's Manual, Coherent, Inc., Santa Clara, USA, 1996. Coherent RegA Model 9050 Laser Operator's Manual, Coherent, Inc., Santa Clara, USA, 1997. O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubt- sov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, H. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, DC-Electric-Field-Induced and Low-Frequency Electromodulati- on Second-Harmonic Generation Spectroscopy of Si(001)-SiO 2 Interfaces, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999). O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Dc-Electric- Field-Induced Second-Harmonic Generation Studies of Surfaces and Buried In- terfaces of Column IV Semiconductors, Laser Phys. 6, 1142 (1996). A. Nahata and T. F. Heinz, Detection of Freely Propagating Terahertz Radiation by Use of Optical Second-Harmonic Generation, Opt. Lett. 23, 67 (1998). D. E. Aspnes and A. A. Studna, Dielectric Functions and Optical Parameters of Si, Ge, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, and InSb from 1.5 to 6.0 eV, Phys. Rev. B 27, 985 (1983). P. D. Maker, C. M. Savage, R. W. Terhune, and M. Nisenoff, Effects of Disper- sion and Focusing on Production of Optical Harmonics, Phys. Rev. Lett. 8, 21 (1962). M. Mauerer, Frequenzverdopplung ultrakurzer Laserimpulse an hochangereg- ten Siliziumoberflächen und physisorbierten Edelgasen, Dissertation, Technische Universität München, August 1996. A. Lerch, Fs-Pulsformung und zeitaufgelöste optische Frequenzverdopplung an der GaP/Si(001)-Grenzfläche, , Philipps-Universität Marburg, to be published. Bulle-Lieuwma, and M. P. A. Viegers, Generation of Misfit Dislocations in Se- miconductors, J. Appl. Phys. 62, 4413 (1987). J. Ohlmann, Herstellung und Charakterisierung von metamorphen Pufferschich- ten für Ga(AsP)-Tandem-Solarzellen auf Si, , Philipps-Universität Marburg, 2012. I. Nemeth, B. Kunert, W. Stolz, and K. Volz, Heteroepitaxy of Gap on Si: Correlation of Morphology, Anti-Phase-Domain Structure and MOVPE Growth Conditions, J. Cryst. Growth 310, 1595 (2008). K. Klass, J. Reimann, G. Mette, W. Stolz, K. Volz, and U. Höfer Poster: Optical Second-Harmonic Generation at the GaP/Si(001) in-terface DPG-Spring Meeting of the Division Condensed Matter Physics (Dresden, Germany, 2011) K. Klass, G. Mette, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Poster: Second-harmonic microscopy for fluence-dependant investigation of laser-induced surface reactions SAOT -Nonlinear Optics and Interfaces Workshop (Erlangen, Germany, 2011) K. Klass, G. Mette, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Poster: Time-Resolved Investigation of Laser-Induced Diffusion by Second Harmonic Microscopy Materialforschungstag Mittelhessen (Marburg, Germany, 2010) K. Brixius, A. Beyer, J. Güdde, M. Dürr, K. Volz, and U. Höfer Second-harmonic generation as probe for structural and electronic properties of buried GaP/Si(001) interfaces (Appl. Phys. Lett., in preparation) K. Klass, G. Mette, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Talk: Fluence-dependent two-pulse correlation for electronically induced diffusion of O/Pt(111) DPG-Spring Meeting of the Division Condensed Matter Physics (Regensburg, Germany, 2010) K. Klass, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Talk: Optical Second-Harmonic Generation at the GaP/Si(001) interface European Graduate College Seminar " Electron-Electron Interactions in Solids " (Ráckeve, Hungary, 2011) K. Klass, G. Mette, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Talk: Second harmonic microscopy for time-resolved studies of femtochemistry at sur- faces European Graduate College Seminar " Electron-Electron Interactions in Solids " (Riezlern, Austria, 2010) K. Klass, G. Mette, J. Güdde, M. Dürr, and U. Höfer Talk: Time-resolved investigation of laser-induced diffusion by SHG microscopy Winterschool on Ultrafast Processes in Condensed Matter (Reit im Winkl, Germany, 2011) C. Heyl, High-Order Harmonic Generation at 100 kHz Repetition Rate for Time- Resolved Two-Photon Photoemission, Diplomarbeit, Philipps-Universität Mar- burg, 2010. A. E. Jailaubekov, A. P. Willard, J. R. Tritsch, W. L. Chan, N. Sai, R. Gearba, L. G. Kaake, K. J. Williams, K. Leung, P. J. Rossky, and X. Y. Zhu, Hot Charge- Transfer Excitons set the Time Limit for Charge Separation at Donor/Acceptor Interfaces in Organic Photovoltaics, Nat. Mater. 12, 66 (2013). H. Döscher, B. Borkenhagen, G. Lilienkamp, W. Daum, and T. Hannappel, III-V on Silicon: Observation of Gallium Phosphide Anti-Phase Disorder by Low-Energy Electron Microscopy, Surf. Sci. 605, L38 (2011). V. Govorkov, I. L. Shumai, W. Rudolph, and T. Schröder, Initial-Stages of the Melting of a GaAs Surface by Femtosecond Laser-Pulses -Study by 2nd- Harmonic-Generation Method, Jetp Letters 52, 117 (1990). Y. M. Chang, Interaction of Electron and Hole Plasma with Coherent Longitu- dinal Optical Phonons in GaAs, Appl. Phys. Lett. 80, 2487 (2002). P. H. Borcherds, K. Kunc, G. F. Alfrey, and R. L. Hall, Lattice-Dynamics of Gallium-Phosphide, Journal of Physics C-Solid State Physics 12, 4699 (1979). F. Thompson and R. C. Newman, Localized Vibrational Modes of Light Impu- rities in Gallium Phosphide, Journal of Physics Part C Solid State Physics 4, 3249 (1971). S. Oberhoff, Morphologie innerer Grenzflächen in verdünnten stickstoffhaltigen III/V-Materialsystemen, Dissertation, Philipps-Universität Marburg, 2007. Normierte Darstellung: TRSHG, Variation des Anregepolarisation, FME0.97ML; SH-Intensität als Funktion des Anregepolarisation . . . 94 Y. M. Chang, L. Xu, and H. W. K. Tom, Observation of Local-Interfacial Optical Phonons at Buried Interfaces Using Time-Resolved Second-Harmonic Genera- tion, Phys. Rev. B 59, 12220 (1999). Y. R. Shen, Optical Second Harmonic Generation at Interfaces, Annu. Rev. Reconstructed Silicon(001) Surfaces, J. Vac. Sci. Technol. 19, 313 (1981). Reduktion der falschen P-P-Bindungen; Normierte Ladungsträgerdich- te als Funktion der Schichtdicke für verschiedene APD-Grundflächen . 129 C. Voelkmann, M. Mauerer, W. Berthold, and U. Höfer, Second-Harmonic Dif- fraction from a Transient Population Grating of Silicon Dangling Bonds, Phys. Stat. Sol. (a) 175, 169 (1999). SH-Intensität als Funktion der Leistung und der GaP-Schichtdicke . . 67 K. Klass, K. Ishioka, A. Beyer, W. Stolz, K. Volz, H. Petek, and U. Höfer Talk/Poster: Coherent phonons at GaP/Si(001) interface From the Witches Cauldrons in Material Science '13 (Gosslar, Germany, 2013) " Specially Selected Young Scientist " K. Brixius, A. Beyer, J. Güdde, W. Stolz, K.Volz, and U. Höfer Talk: Time-resolved spectroscopy at the buried GaP/Si(001) interface International Conference on Optics of Surfaces and Interfaces (OSI 10) (Chemnitz, Germany, 2013) Wissenschaftlicher Werdegang 06/1992 – 03/2005 Schulausbildung: Peter-Wust-Gymnasium, Wittlich 03/2005 Abschluss: Abitur Structure and Technology Research Laboratories, STRL (private communicati- on). G. Nilsson and G. Nelin, Study of Homology between Silicon and Germanium by Thermal-Neutron Spectrometry, Phys. Rev. B 6, 3777 (1972). Zhu, Supporting Online Material for Hot-Electron Transfer from Semiconductor Nanocrystals, Science 328, 1543 (2010). J. M. Lantz and R. M. Corn, Time-Resolved Optical 2nd-Harmonic Generation Measurements of Picosecond Band Flattening Processes at Single-Crystal T iO 2 Electrodes, J. Phys. Chem. 98, 9387 (1994). Y. M. Chang, L. Xu, and H. W. K. Tom, Observation of Coherent Surface Optical Phonon Oscillations by Time-Resolved Surface Second-Harmonic Ge- neration, Phys. Rev. Lett. 78, 4649 (1997). K. S. Sieh and P. V. Smith, A Localized Orbital Description of Si Using Non- Local Potentials, Phys. Status Solidi B-Basic Res. 129, 259 (1985). C. Meyer, G. Lüpke, Z. G. Lu, A. Golz, H. Kurz, and G. Lucovsky, Nonlinear Optical Spectroscopy of Si-Heterostructure Interfaces, J. Vac. Sci. Technol. B 14, 3107 (1996). M. V. Hobden and J. P. Russell, The Raman Spectrum of Gallium Phosphide, Physics Letters 13, 39 (1964). A. K. Sood, W. Kauschke, J. Menendez, and M. Cardona, Resonance Raman- Scattering by Optical Phonons in GaAs near the E 0 Band-Gap, Phys. Rev. B 35, 2886 (1987). R. Dingle, H. L. Strömer, A. C. Gossard, and W. Wiegmann, Electron mo- bilities in modulation-doped semiconductor heterojunction superlattices, Appl. Phys. Lett. 33, 665 (1978). Bulle-Lieuwma, M. P. A. Viegers, and P. C. Zalm, Silicon Strained Layers Grown on GaP(001) by Molecular-Beam Epitaxy, J. Appl. Phys. 58, 3097 (1985). H. Döscher, O. Supplie, S. Bruckner, T. Hannappel, A. Beyer, J. Ohlmann, and K. Volz, Indirect in Situ Characterization of Si(100) Substrates at the Initial Stage of III-V Heteroepitaxy, J. Cryst. Growth 315, 16 (2011). R. W. J. Hollering, Angular-Dependence of Optical 2nd-Harmonic Generation at a Ge(111) Surface, J. Opt. Soc. Am. B-Opt. Phys. 8, 374 (1991). T. Stehlin, M. Feller, P. Guyot-Sionnest, and Y. R. Shen, Optical 2nd-Harmonic Generation as a Surface Probe for Noncentrosymmetric Media, Opt. Lett. 13, 389 (1988). I. H. Campbell and P. M. Fauchet, The Effects of Microcrystal Size and Shape on the One Phonon Raman-Spectra of Crystalline Semiconductors, Solid State Commun. 58, 739 (1986). B. Kunert, I. Nemeth, S. Reinhard, K. Volz, and W. Stolz, Si(001) Surface Preparation for the Antiphase Domain Free Heteroepitaxial Growth of GaP on Si Substrate, Thin Solid Films 517, 140 (2008). Coherent Phonon Spectroscopy 2014-05-28 zeitaufgelöste Spektroskopie doctoralThesis Galliumphosphid https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2014/0539/cover.png Nichtlineare Optik Kohärente Phononen Spektroskopie Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg Universitätsbibliothek Marburg application/pdf Pump-Probe-SHG time-resolved spectroscopy ppn:343687070 2014-07-17 Silizium Grenzfläche monograph Physik Physics Physik