Photolumineszenz von Halbleiterheterostrukturen nach ultraschneller Photoanregung

Matthias Sekowski

nov 2006 · GRIN Verlag

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Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Physik - Theoretische Physik, Note: 1,3, Universität Bayreuth (Lehrstuhl f ̈ur Experimentalphysik), Sprache: Deutsch, Abstract: Die Arbeit ist in zwei Bereiche unterteilt. Im ersten Teil werden QW-Strukturen beschrieben und untersucht, der zweite Teil handelt von den oben erwähnten QDs. Im ersten Kapitel werden zunächst allgemeine Eigenschaften von Heterostrukturen, wie beispielsweise die Änderung der Zustandsdichte im Vergleich zu einem Volumenhalbleiter, diskutiert. Das zweite Kapitel zeigt den Messaufbau mit den zur Anregung der Proben verwendeten Lasern. Da in manchen Photolumineszenzmessungen mit kleinerer Wellenlänge durchgeführte Messungen zusätzliche Informationen geben, wird in dieser Arbeit das Lasersystem mit einer Frequenzverdoppelungseinheit zur Konvertierung von 800 nm-Strahlung in 400 nm-Strahlung ergänzt. Das dritte Kapitel befasst sich mit der theoretischen Beschreibung von QWs. Hier wird beispielsweise gezeigt, dass die QWs der Proben asymmetrische Strukturen haben sollten, um sowohl NIR- als auch MIR-Strahlung erzeugen zu können. Als Abschluss dieses Kapitels werden die Auswahlregeln für Interband- und Intersubbandübergänge in QWs mit Hilfe von Fermis Goldener Regel bestimmt. Das vierte Kapitel zeigt PL-Experimente an QWs und beinhaltet deren Interpretation. Die Untersuchung von unterschiedlichen Proben wirft eine Diskussion der veränderten PL-Spektren auf. Der zweite Teil der Arbeit beginnt mit dem fünften Kapitel, in welchem die theoretischen Grundlagen von QDs behandelt werden. Die hier untersuchten InAs-QDs sind sogenannte selbstorganisierte QDs. Deren Herstellung wird zu Beginn dieses Kapitels gezeigt. Die theoretische Behandlung von QDs ist sehr komplex. Es stellt sich aber heraus, dass sich QDs wie große Atome bzw. Moleküle beschreiben lassen, da sie in erster Näherung Orbitale für Ladungsträger besitzen, wie man es von Atomen her kennt. Theoretische Resultate von Rechnungen an QDs, die den hier untersuchten entsprechen, werden zusammengefasst. Kapitel sechs untersucht die Photolumineszenzeigenschaften der QD-Proben. Dabei ist es bei manchen Messungen erforderlich, auf andere Lasersysteme zurückzugreifen, deren Eigenschaften an der jeweiligen Stelle diskutiert werden. Vier Elektronenniveaus dieser QDs lassen sich experimentell beobachten, was im Einklang mit der Theorie steht. Die Verwendung verschiedener Laser und Anregeintensitäten ermöglicht es schließlich den Übergang von spontaner zu induzierter Emission von Interbandübergängen im QD zu beobachten. Am Ende dieser Arbeit werden die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst.