Transiente Vielteilchenkorrelationen der Halbleiteroptik

Hervorgerufen durch die Wechselwirkungen zwischen den Ladungsträgern, insbesondere durch die Coulomb-Wechselwirkung, bilden sich Vielteilchenkorrelationen aus. Diese wurden in vielen früheren Arbeiten weitgehend vernachlässigt oder nur rudimentär berücksichtigt. Eine wachsende Anzahl neuerer experimenteller Befunde belegt insbesondere die Grenzen der bislang in vielen Bereichen der kohärenten Halbleiteroptik sehr erfolgreichen Meanfield Rechnungen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurden Methoden entwickelt, die eine systematische Einbeziehung von Vielteilchenkorrelationen jenseits der Meanfeld Beschreibung erlauben.

Um Korrelationseffekte nachzuweisen, die von der von uns entwickelten Theorie vorhergesagt werden, sind zahlreiche Messungen in der Arbeitsgruppe von Prof. Gutowski an der Universität Bremen durchgeführt worden. Hierbei wurden Vierwellenmisch-Spektren an ZnSe Einzelquantenfilmen bei sehr niedrigen Anregungsdichten aufgenommen. Neben biexzitonischen Korrelationen sind hier besonders Korrelationen des Zweipaar-Streukontinuums von Bedeutung. Unter anderem manifestieren sich diese im Auftreten von extremen Veränderungen der relativen Gewichte zwischen exzitonischer und biexzitonischer Emission.

Besonders sensitv auf das Vorhandensein von Zweipaarkorrelationen erweisen sich die optischen Phasen von Vierwellenmisch-Signalen. In allen Fällen ergab sich eine ausgezeichnete Übereinstimmung der Messungen mit den Vorhersagen der Theorie. Auch die Intensitätsabhängigkeit bis hinein in die Sättigung konnte quantitativ richtig wiedergegeben werden.

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. V.M. Axt, Prof. Dr. T. Kuhn, Dipl.-Phys. J. Wühr in Zusammmenarbeit mit: Prof. Dr. A. Stahl (RWTH Aachen), Dr. G. Bartels (RWTH Aachen), Prof. Dr. J. Gutowski (Uni Bremen), Dr. B. Haase (Uni Bremen), Dr. U. Neukirch (Uni Bremen)

Veröffentlichungen:

Axt, V.M., G. Bartels, B. Haase, J. Meinertz, U. Neukirch, J. Gutowski: How correlated Coulomb quantum kinetics affects the optical phase of four-wave-mixing signals, Phys. Stat. Sol. (b) 221, 205 (2000)

Haase, B., U. Neukirch, J. Gutowski, J. Nürnberger, W. Faschinger, M. Behringer, D. Hommel, V.M. Axt, G. Bartels, A. Stahl: Lineshape of four-wave-mixing signals: dependence on the sample geometry and excitation conditions, J. Crystal Growth 214, 856 (2000)

Haase, B., U. Neukirch, J. Meinertz, J. Gutowski, V.M. Axt, G. Bartels, A. Stahl, J. Nürnberger, W. Faschinger: Intensity dependence of signals obtained in four-wave-mixing geometry: Influence of higher order contributions, J. Crystal Growth 214, 852 (2000)