Linear and Nonlinear Optical Properties of Germanium and Dilute Nitride Containing Semiconductors

Die Beschreibung der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie bildet die Grundlage für das Verständnis der elektro-optischen Eigenschaften von Halbleitern. Von Bedeutung sind diese besonders für Halbleiterlasersysteme. Deren Verstärkungselement kann mit Hilfe einer mikroskopischen Vielteilchentheorie beschrieben werden. In dieser Arbeit wird eine solche Theorie angewendet, um die Photolumineszenz von verdünnt stickstoffhaltigen Halbleitern zu simulieren. Zusammen mit einem Theorie-Experiment-Vergleich ermöglicht dies die Bestimmung von vorher umstrittenen Systemparametern in einer Materialklasse, die einen vielversprechenden Zugang zu effizienteren Lasern darstellt. Es wird gezeigt, dass die Diskontinuität an einer GaAs/Ga(NAs) Grenzschicht vom Typ I ist. Ebenso lässt sich das Absorptionsverhalten von Halbleitern unter Zuhilfenahme einer mikroskopischen Vielteilchentheorie berechnen. In dieser Arbeit wird die kohärente Absorption von Ge und (GaIn)As Quantenfilmen in einem Anrege-Abfrage Experiment modelliert. Die experimentellen Befunde lassen sich dabei durch Dephasierungsmechanismen erklären, deren Ursache sich in der Art der Bandlücke (direkt oder indirekt) findet. Darüber hinaus wird für indirekte Halbleiter das Terahertz Absorptionsspektrum simuliert. Zu diesem Zweck wird die mikroskopische Vielteilchentheorie für Systeme mit ausgeprägter Massenanisotropie erweitert. Am Beispiel von Ge und Si wird als Konsequenz der Massenanisotropie eine Doppelresonanzstruktur beobachtet.