Fotostromspektroskopie an GaAs/AlGaAs-Übergittern im magnetischen Feld

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Apparatur zur Messung von Fotoströmen in Halbleitermaterialien aufgebaut und charakterisiert. Der Fotostrommeßplatz gestattet es, mit spektral hoher Auflösung Fotostromspektre
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Apparatur zur Messung von Fotoströmen in Halbleitermaterialien aufgebaut und charakterisiert. Der Fotostrommeßplatz gestattet es, mit spektral hoher Auflösung Fotostromspektren mit sehr gutem Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufzunehmen, wobei die Möglichkeit besteht, die Proben bei tiefen Temperaturen einem äußeren Magnetfeld bis 9T auszusetzen. Mit Hilfe einer elektrischen Kontaktierung auf der Probenvorder- bzw. -rückseite kann durch Anlegen einer Spannung ein variables, homogen über den intrinsischen Bereichen der Proben abfallendes, elektrisches Feld erzeugt werden. Mit Hilfe des Meßaufbaus wurden Fotostromspektren von GaAs/Al0,3Ga0,7As-Übergittern fur verschiedene elektrische und magnetische Felder aufgenommen. Unter Variation des elektrischen Feldes ohne ein zusätzliches Magnetfeld wird deutlich die sog. Wannier-Stark-Quantisierung beobachtet. Es lassen sich die vor einiger Zeit an der RWTH Aachen an identischen Probenstrukturenvorgenommenen Untersuchungen bestätigen bzw. reproduzieren. Die magnetfeldfreien Messungen dienen ferner der genauen Bestimmung des über dem Übergitter abfallenden elektrischen Feldes in Abhängigkeit von der an der Probe angeliegenden Vorspannung. Die Feldbestimmung erfordert dabei aufgrund des Einflusses der Coulomb-Wechselwirkung der Ladungstrager auf den Verlauf der Ubergange in Abhängigkeit vom elektrischen Feld eine gewisse Vorsicht. Messungen ohne Magnetfeld sind außerdem bei der Zuordnung der Übergange in den mit Magnetfeld gemessenen Fotostromspektren äußerst hilfreich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden erstmals Fotostrommessungen an Halbleiterübergittern im magnetischen Feld durchgeführt, wobei der gleichzeitige Einfluß eines elektrischen und eines magnetischen Feldes untersucht wurde. Dazu wurde bei elektrischen Feldstärken im Wannier-Stark- sowie im Minibandbereich das äußere Magnetfeld bis 9T variiert. Im Magnetfeld zeigt sich eine deutliche Landau-Quantisierung. Die zu den Landau-Niveaus gehorenden exzitonischen Zustände der Wannier-Stark-Übergänge schieben mit steigendem Magnetfeld zu höheren Energien. In den gemessenen Spektren läßt sich eine Vielzahl von Übergangen ausmachen, die zu einem großen Teil den einzelnen Leichtloch- bzw. Schwerloch-Übergangen zugeordnet werden können. Modellrechnungen zeigen, daß man zu jedem Wannier-Stark-Übergang einen eigenen exzitonischen Landau-Facher erwarten kann, worauf es in den Messungen ebenfalls Hinweise gibt. Eine zweifelsfreie Identifikation von mutmaßlich im Magnetfeld drehimpulsaufgespaltenen Niveaus kann erst geleistet werden, wenn weitere Messungen bei definierter Polarisation des Anregungslichtes vorliegen. Aus den aufgenommenen Fotostromspektren der Übergitterproben lassen sich für spätere zeitaufgelöste Untersuchungen einige interessante Energiebereiche fur mögliche Anregungen von Quanteninterferenz-Phänomenen ableiten. Die aus den Spektren ermittelten Linienbreiten der Wannier-Stark-Übergange von 3-4 meV garantieren eine ausreichende Schmalbandigkeit für die Anregung von Bloch-Oszillationen. Die Linienbreiten sind, bis auf wenige Ausnahmen, unabhängig vom Magnetfeld, so daß keine signifikante Magnetfeldabhängigkeit der beispielsweise für Vier-Wellen-Misch-Experimente relevanten Dephasierungszeiten der Interband-Polarisation zu erwarten ist. Die Ergebnisse lassen allerdings keine Ruckschlüsse auf die Magnetfeldabhängigkeit von Intraband-Polarisationen zu.
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Metadaten
Author:Anne Beate Hummel
URN:urn:nbn:de:hebis:30-9419
Advisor:Tobias Bauer
Document Type:Diplom Thesis
Language:German
Year of Completion:1999
Year of first Publication:1999
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:1999/08/31
Release Date:2005/06/06
HeBIS PPN:129517275
Institutes:Physik
Dewey Decimal Classification:530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

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