Experimentierplatz zur quantitativen optischen und Terahertz-Spektroskopie

• Fachliche Zuordnung: Elektrotechnik und Informationstechnik ; Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246255889

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Mit dem Experimentierplatz wurde zuallererst die Bildungs- und Zerfallsdynamik von Charge-Transfer-Exzitonen in III-V-Hableitern mittels einer speziellen Unterart der Anrege-Abfrage-Spektroskopie zu studieren. Dabei erzeugt zunächst ein optischer Puls Ladungsträger in der Probe. Ein zeitverzögerter Terahertz-Puls vermisst die Stärke des 1s-2p-Übergangs, die ein Maß für die Exzitonen-Population darstellt. In diesem Zusammenhang wurde auch die Exzitonendynamik in einem Germanium- Volumenhalbleiter studiert. Bei der Analyse der THz-Absorptionsspektren wurden zwei Resonanzen mit leicht unterschiedlicher Frequenz beobachtet. Über den Vergleich mit einer mikroskopischen Theorie konnten diese Resonanzen der Massenanisotropie von L-Valley-Elektronen in Germanium zugeschrieben werden. Zudem wurde der Messplatz eingesetzt, um die Verstärkungsdynamik eines Typ-II- VECSEL-Chips mit optischer Anrege-Abfrage-Spektroskopie zu untersuchen. Experimentelle Verstärkungsspektren stimmen gut mit einer vollständig mikroskopischen Theorie überein. Im Vergleich zu einer Typ-I-Struktur beobachten wir einen langsameren Aufbau der Modalverstärkung für den Typ-II-Chip. Dies kann auf eine geringere Ladungsträgerabkühlungsrate im Typ-II-Chip zurückgeführt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Gain spectroscopy of a type-II VECSEL chip, Appl. Phys. Lett. 109, 232107 (2016)
  C. Lammers, M. Stein, C. Berger, C. Möller, C. Fuchs, A. Ruiz Perez, A. Rahimi–Iman, J. Hader, J. V. Moloney, W. Stolz, S. W. Koch, and M. Koch
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4971333)
• Investigation of the beam quality of a terahertz emitting verticalexternal-cavity surface-emitting laser, J. Infrared Milli Terahz Waves, 37, 536 (2016)
  F. Zhang, S. Wang, A. Rehn, M. Wichmann, G. Urbasch, A. Rahimi-Iman, S.W. Koch, and M. Koch
  
• Density-dependent exciton dynamics and L- valley anisotropy in germanium Phys. Rev. B 95, 155207 (2017)
  M. Stein, C. Lammers, P. Springer, P.-H. Richter, S.W. Koch, M. Koch, and M. Kira