Dynamik von Kristallgittern mit anharmonischen Potentialen

• Anharmonische Frequenzverschiebung und Lebendauern von Phononen in kovalenten Halbleitern

  Die durch Anharmonizität des Gitterpotentials bedingten Abhängigkeiten der Phononmoden von mechanischen Spannungen und der Temperatur können für die kovalenten Halbleiter mit Hilfe der Potentialkoeffizienten 3. und 4. Ordnung berechnet werden. Letztere liegen auf Grund von ab initio-Berechnungen auf der Basis der Dichtefunktionaltheorie für frozen-phonon-Konfigurationen vor. Die quantitative Bestimmung der Selbstenergie der Raman-Mode ergibt Frequenzverschiebungen und Lebensdauern, die im wesentlichen mit den experimentellen Daten übereinstimmen.

   

• Nichtlineare Dynamik und kohärente Zustände von Gittermoden

  Der in der nichtlinearen Optik bekannte Effekt der selbstinduzierten Transparenz und die für Photonen bekannten squeed states werden in dieser Untersuchung für Gitterschwingungen theoretisch hergeleitet. Die zugrunde gelegte allgemeine quantentheoretische Formulierung der Dynamik von Kristallgittern enthält, kohärente Phononenanregungen einschließend, die klassische nichtlineare Dynamik der Gitterbausteine einschließlich Quanteneffekte. Für Gitter mit flachen optischen Zweigen führt die Analyse der Bewegungsgleichungen auf die zur Optik analogen Maxwell-Bloch-Gleichungen und damit zu den entsprechenden Effekten.

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. R.K. Wehner, Kooperation mit Festkörpertheoretikern der Universität Regensburg

Veröffentlichungen:

Lang, G., K. Karch, et al.: Anharmonic line shift and linewidth of the Raman mode in covalent semiconductors, Phys. Rev. B, vol.59, p. 6182 (1999)

Mayer, A.P., R.K. Wehner, A.A. Maradudin: Vibrational self-induced transparency and phonon squeezing, Phys. Rev. B, vol. 62, p. 5513 (2000)