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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine systematische Untersuchung von Feldabschirmungseffekten bei Photostrommessungen in Abhängigkeit der optischen Anregungsdichte an GaAs/AlGaAs{Halbleiterubergitterstrukturen vorgenommen. Diese Untersuchungen gestatten es, Kontaktierungsmethoden zu finden, um das elektrische Feld innerhalb der Übergitterstruktur definiert einzustellen. Diese Untersuchungen waren notwendig geworden, da sowohl erste zeitaufgelöste (z.B. die THz-Emission von Bloch-Oszillationen), wie auch verschiedene nicht zeitaufgelöste Messungen (z.B. differentielle Elektroreflexionsmessungen) nahelegten, daß in der Probe kein elektrisches Feld einzustellen war. Die Untersuchungen zur anregungsdichteabhangigen Feldabschirmung wurden in einem Photostromaufbau durchgeführt, bei dem die Anregungsdichte durch die Verwendung eines abstimmbaren CW-Ti:Saphir Laser gegenüber Aufbauten mit einer Kombination aus Lampe und Monochromator weiter gesteigert werden kann. Als Indikator für die Feldabschirmung dient die Herausbildung der Wannier-Stark-Leiter in den Photostromspektren. Zur Untersuchung der Feldabschirmung wurde zunächst die Probenpraparation verändert. Anschließend wurde die Anregungsdichte systematisch variiert und es wurden verschiedene Probenstrukturen untersucht, unter anderem zum Vergleich mit den hier pin-Übergitter Dioden auch eine häufig verwendete Schottky-Diode. Es wurden verschiedene präparative Variationen durchgeführt, um den Einfluß der dotierten Schichten zu klären. So wurde beispielsweise die p+-Schicht heruntergeätzt, oder auf die p+-Schicht eine zusätzliche metallische semitransparente Cr/Au-Schicht aufgedampft, sowie Proben mit verschiedenen Dotierungsmaterialien (Berylium und Kohlenstoff) untersucht. Alle betrachteten Proben zeigen bei niedrigen Anregungsdichten eine Aufspaltung in Wannier-Stark-Zustände. Die Absorptionslinien, die in den Spektren die Übergänge darstellen, werden dann bei steigender Anregungsdichte zunächst asymmetrisch, treten erst bei niedrigeren äußeren Vorspannungen auf und verschwinden schließlich für sehr hohe Dichten ganz. Eine Analyse der systematischen Untersuchungen für die verschiedenen Probentypen ergibt, daß sich höchstwahrscheinlich Ladungstrager in der p+-Schicht ansammeln und so das äußere elektrische Feld abschirmen. Zusätzlich zeigt im Vergleich der zwei Dotierungsmaterialien die mit Kohlenstoff dotierte Probe eine bei deutlich höheren Anregungsdichten einsetzende Abschirmung gegenüber der mit Berylium dotierten Probe. Die konsequente Umsetzung der gewonnenen Erfahrungen führt zu einem neuen Probendesign. Die Vermeidung p+-dotierter Schichten, wobei die Proben nur mit einer semitransparenten Cr/Au-Schicht bedampft werden, hat dazu geführt, daß es schließlich möglich war, die kohärente Emission von Bloch-Oszillationen unter 45 ° zu messen. Weiterhin war es auch möglich, erste Messungen zur kohärenten Detektion der direkten Emission von Bloch-Oszillationen in einem Magnetfeld zu realisieren, diese Messungen werden daher nur kurz dargestellt. Je nach Feldstarke des elektrischen und des magnetischen Feldes wird die Emission der Bloch-Oszillationen durch die magnetische oder elektrische Quantisierung dominiert. In Vorbereitung auf zeitaufgelöste Messungen wurde im Rahmen dieser Arbeit zusätzlich auch ein neuer dichroitischer Strahlteiler verwendet und charakterisiert. Ein Indium-Zinn-Oxid-Film auf einem Glassubstrat ist im optischen Frequenzbereich transparent, besitzt aber im niedrigen THz-Frequenzbereich (0 bis 2.5 THz) eine relative Reflexion von 90% bis 80% und eine relative Transmission von konstant etwa 10% und kann somit als Alternative zu dem sonst häufig verwendeten Folien-Strahlteiler verwendet werden. Der komplexe Brechungsindex ñ kann numerisch aus den Reflexions- bzw. Transmissionsdaten bestimmt werden.
In der vorliegenden Arbeit wird die Anwendung einer optischen Detektionsmethode zur Messung der magnetischen Eigenschaften eines verdünnten Systems angewandt und zur Untersuchung von High-Spin–Low-Spin-Komplexen etabliert. Die von uns angewandte MCD-Spektroskopie vereint eine optische Messtechnik, die auf die Messung ultraschneller Effekte erweiterbar ist, mit einer direkten Messmethode für die magnetischen Eigenschaften einer verdünnten Probe des LD-LISC-Komplexes Fe(stpy)4(NCSe)2 (stpy = 4-styrylpyridin). Der LD-LISC-Effekt ist ein licht-induzierter Spinübergang, der auftreten kann, wenn von einem Paar metallorganischer Komplexe eines einen thermischen Spinübergang aufweist und optisch zwischen den beiden Komplexes geschaltet werden kann, beispielsweise durch eine Photoisomerisation. Im Falle von Fe(stpy)4(NCSe)2 ist der cis-Komplex für alle Temperaturen im high-Spin-Zustand, während der trans-Komplex einen thermischen Spinübergang aufzeigt. Mit MCD-Spektroskopie wurde die Magnetisierung des Grundzustands des Fe(II)(stpy)4 (NCS)2-Komplexes in der trans- und der cis-Konfiguration in verdünnten dotierten Polymerfilmen untersucht. Diese magnetooptische Spektroskopie-Technik ermöglicht die Identifizierung von MLCT-Bändern des Eisen-Komplexes, die in optischen Spektren durch stärkere Ligandenabsorptionsbäder überlagert sind und sich nur schlecht auflösen lassen. Das untersuchte System dient als Beispiel für eine Reihe von Verbindungen, die photoschaltbare magnetische Eigenschaften besitzen. Für den Komplex in der cis-Form können bei tiefen Temperaturen durch die Messung von MCD-Daten bei variablem Feld und variabler Temperatur der Spinzustand, der g-Tensor und die Übergangspolarisierung M, sowie achsiale und rhombische Verzerrungen der oktaedrischen Geometrie des Moleküls bestimmt werden. Für den Komplex in der trans-Form konnte erstmals der Unterschied im Spinübergangsverhalten zwischen einer verdünnten Probe und einer konzentrierten Pulverprobe mit einem High-Spin–Low-Spin-Übergangskomplex gezeigt werden. Mit MCD-Spektroskopie konnten die Spinübergangsparameter bestimmt werden, die mit SQUID-Magnetometrie nur unzureichend untersucht werden können. Erste Messungen der MCD-Spektren während gleichzeitiger optischer Anregung zur Beobachtung des LD-LISC-Effekts auf langsamen Zeitskalen zeigen keine Änderung der MCD-Spektren trotz ausreichender Anregungsleistung, die zu einer deutlich messbaren Photoisomerisation geführt hat. Bei einer Temperatur von 120K der Messung ist der trans-Komplex bereits zu einem großen Teil im High-Spin-Zustand, so daß der Unterschied zwischen den Spinzuständen des cis- und des trans-Zustandes unterhalb der Auflösung des verwendeten Aufbaus liegt. Die in dieser Arbeit erzielten Resultate demonstrieren, daß die MCD-Spektroskopie eine geeignete Technik zur Messung des magnetischen Zustands von LD-LISC-Komplexen (oder anderen Komplexen) in verdünnten, zufällig orientierten Proben ist.
