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)
  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
  
• 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