Experimentierplatz zur quantitativen optischen und Terahertz-Spektroskopie

• Subject Area: Electrical Engineering and Information Technology ; Condensed Matter Physics
• Term: Funded in 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 246255889

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

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.

Publications

• Gain spectroscopy of a type-II VECSEL chip, Appl. Phys. Lett. 109, 232107 (2016)
  Lammers, C.; Stein, M.; Berger, C.; Möller, C.; Fuchs, C.; Ruiz Perez, A.; Rahimi-Iman, A.; Hader, J.; Moloney, J. V.; Stolz, W.; Koch, S. W. & Koch, M.
  
• 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