Raum-zeitliche Dynamik auf sehr kurzen Zeit- und Längenskalen

In vielen Anwendungen der Halbleiterelektronik und -optoelektronik werden immer kürzere Zeit- und Längenskalen erreicht. Daher ist ein detailliertes Verständnis der auf diesen Skalen ablaufenden Prozesse notwendig. Interessant ist dabei insbesondere die Tatsache, dass quantenmechanische Phänomene eine zunehmend zentrale Rolle spielen. In diesem Projekt werden Phänomene, die mit unterschiedlichen räumlich und zeitlich hochauflösenden experimentellen Methoden beoachtet werden können, theoretisch untersucht. So liefert die Analyse der räumlichen Expansion von Elektron-Loch-Paaren, die durch ein Mikroskopobjektiv generiert werden, wichtige Informationen zur Bildung, Relaxation und Thermalisierung von Exzitonen. Auf sehr kurzen Zeitskalen zeigte sich insbesondere, dass kohärente Beiträge im Signal eine große Rolle spielen, die keine direkten Rückschlüsse auf die räumliche Dynamik ermöglichen und die eine genaue Modellierung sowohl der Anregung wie auch der Detektion erfordern. Erfolgt die Anregung mit noch höherer Ortsauflösung z.B. durch ein Nahfeldmikroskop, so wird die Ausbreitungsdynamik auch durch quantenkinetische Effekte beeinflusst. Die Energie-Zeit-Unschärfe führt hier zum Auftreten von sehr schnellen Ladungsträgern aufgrund der transienten Besetzung hochenergetischer Zustände.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft - Schwerpunktprogramm "Quantenkohärenz in Halbleitern", EU-TMR Netzwerk "Ultrafast Quantum Optoelectronics"

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. T. Kuhn, Dr. V.M. Axt, Dr. M. Herbst, Dipl.-Phys. K. Siantidis, in Zusammenarbeit mit: Prof. Dr. J. Feldmann (LMU München), Dr. G. von Plessen (LMU München), Dr. S. Grosse (LMU München), Prof. Dr. M. Koch (TU Braunschweig)

Veröffentlichungen:

Otremba, R., S. Grosse, M. Koch, J. Feldmann, V.M. Axt, T. Kuhn, W. Stolz: Excitonic wave packets observed in space- and time-resolved pump and probe experiments, Solid State Communications 109, 317 (1999)

Axt, V.M., T. Kuhn, K. Siantidis, S. Grosse, M. Koch, J. Feldmann, W. Stolz: Spatio-temporal dynamics of optical nonlinearities in semiconductor quantum wells, Proceedings of SPIE, Vol. 3624 Ultrafast Phenomena in Semiconductors III, K.T. Tsen, Editor, p. 68 (1999)

Herbst, M., V.M. Axt, T. Kuhn: Temporally and spatially resolved electron-phonon quantum kinetics, Phys. Stat. Sol. (b) 221, 419 (2000)