Fachbereich 11 - Physik
Institut für Festkörpertheorie
Lehrstuhl Prof. Dr. T. Kuhn gemeinsam mit Prof. Dr. C. Falter und PD Dr. V.M. Axt

Dynamik von Einfangprozessen in niederdimensionale Zustände

Einfangprozesse in niederdimensionale Zustände spielen eine große Rolle in vielen modernen Halbleiter-Nanostrukturen. So bestehen z.B. die meisten kommerziellen Halbleiterlaser aus Einfach- oder Mehrfach-Quantenfilmstrukuren. Dabei werden die Ladungsträger über die Kontakte in ausgedehnten dreidimensionalen Zuständen injiziert, während die aktive Schicht aus einem zweidimensionalen Elektronen- bzw.- Löchergas gesteht. Die Ladugnsträger müssen deshalb zunächst in diese zweidimensionalen Zustände eingefangen werden, bevor sie unter Lichtemission rekombinieren können. Analoge Einfangprozesse treten in Quantenfilm-Quantenpunkt-Strukturen und Quantendraht-Quantenpunkt-Strukturen auf. Im Projekt werden Einfangprozesse speziell in letzterem System untersucht d.h. Übergänge aus ausgedehnten eindimensionalen Zuständen eines Quantendrahts in lokalisierte, nulldimensionale Zustände eines Quantenpunkts. Dabei zeigen sich auf kurzen Zeitskalen sehr interessante Quanteneffekte. So können diese Einfangprozesse nicht, wie man es klassisch erwarten würde, durch Raten beschrieben werden, mit denen bestimmte lokalisierte Zustände besetzt werden, sondern es bilden sich unter geeigneten Bedingungen Quantenkohärenzen zwischen diesen Zuständen aus, die zu räumlichen Oszillationen der Ladungsträger im Quantenpunkt führen. Außerdem führt die Energie-Zeit-Unschärfe dazu, dass auf kurzen Zeitskalen selbst bei tiefen Temperaturen eingefangene Ladungsträger wieder reemittiert werden können, was sich in einem nicht-monotonen Zeitverlauf der Quantenpunkt-Besetzungen äußert.

Drittmittelgeber:

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

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. T. Kuhn, PD Dr. V.M. Axt, Dipl.-Phys. M. Glanemann

Veröffentlichungen:

Kuhn, T., M. Glanemann und V. M. Axt: Quantum kinetics of carrier capture processes into a quantum dot, Physica B 314, 455 (2002)