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

Transiente Vielteilchenkorrelationen und kohärente Kontrolle

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 mean field Rechnungen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden Methoden entwickelt, die eine systematische Einbeziehung von Vielteilchenkorrelationen jenseits der mean field Beschreibung erlauben. Ein bekanntes Beispiel für solche Korrelationen sind Biexzitonen, also gebundene Zustände aus zwei Exzitonen. Es zeigt sich aber, dass Korrelationseffekte auch für ungebundene Zustände von Exzitonen sowie für Zustände bestehend aus zwei ungebundenen Elektron-Loch-Paaren für die nichtlinear optischen Eigenschaften von Halbleitern nach Anregung mit einem kurzen Laserpuls von großer Bedeutung sind. Entsprechende Rechnungen wurden für ein Quantendrahtmodell durchgeführt und es zeigten sich bei einer Anregung im Kontinuum charakteristische Phänomene, wie sie auch in Experimenten gefunden wurden. Ein besonders interessantes und aktuelles Phänomen der Ultrakurzzeitphysik ist die kohärente Kontrolle durch phasenstarr gekoppelte Laserpulse. In Zusammenarbeit mit der experimentellen Arbeitsgruppe von Prof. Gutowski an der Universität Bremen konnte gezeigt werden, dass auch hier das Exziton-Biexziton-System charakteristische Eigenschaften aufweist, die sich deutlich von anderen Systemen wie Schwerloch-Leichtloch-Systemen unterscheiden. So hängen z.B. Quantenschwebungen in Vierwellenmischsignalen stark von der Richtung ab, in der das Signal gemessen wird.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

PD Dr. V.M. Axt, Dipl.-Phys. J. Wühr, Dipl.-Phys. S. Averkamp, Prof. Dr. T. Kuhn gemeinsam mit Prof. Dr. J. Gutowski, Dr. I. Rückmann (Universität Bremen), em. Prof. Dr. A. Stahl (RWTH Aachen)

Veröffentlichungen:

Wühr, J., V. M. Axt, K. Siantidis und T. Kuhn: Signatures of two-pair correlations after simultaneous excitation of excitons and free electron-hole pairs in a quantum wire, phys. stat. sol (a) 190, 775 (2002)

Voss, T., H. G. Breunig, I. Rückmann, J. Gutowski, V. M. Axt und T. Kuhn: Biexcitonic effects in the coherent control of the excitonic polarization detected in six-wave-mixing signals, Phys. Rev. B 66, 155301 (2002)

Voss, T., H.G. Breunig, I. Rueckmann, J. Gutowski, V.M. Axt und T. Kuhn Signatures of high-order Coulomb correlations in coherently controlled four- and six-wave-mixing experiments on a ZnSe quantum well, Proc. 26th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors, Edinburgh 2002 (IOP publishing, Bristol, 2003)

Axt, V.M., T. Kuhn und A. Stahl: Coherent Description of Coulomb Scattering in Semiconductor Optics, phys stat. sol. (b) 234, 368 (2002)