Hochaufgelöste Spektroskopie an Rydbergexzitonen in äußeren Feldern

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Alexander Aßmann
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386069213

Das Hauptziel des Projektantrags liegt in einer systematischen Untersuchung der Eigenschaften von Rydbergexzitonen in äußeren Feldern. Das Hauptaugenmerk soll dabei auf dem Einfluß der Halbleiterumgebung liegen. Dazu werden zunächst hochaufgelöste spektroskopische Untersuchungen der Rydbergexzitonzustände und Quasi-Landauresonanzen in äußeren Feldern durchgeführt werden. Ein weiteres Ziel sind Lasertransmissionsmessungen der Landau- und Starkleitern in äußeren magnetischen und elektrischen Feldern, die es uns erlauben werden, grundlegende Informationen über zum Beispiel die räumliche Ausdehnung Rydbergexzitonen und die Mischung verschiedener Zustände zu sammeln.Ein weiteres Hauptaugenmerk werden wir auf den Themenkoplex des Quantenchaos in Systemen reduzierter Dimensionalität legen. Hierbei werden wir eine statistische, statt einer mikroskopischen Herangehensweise an das Thema wählen. Als ersten Schritt werden wir dazu das Quasi-Landauresonanzspektrum der Rydbergexzitonen untersuchen, welches sich von dem des Wasserstoffs unterscheiden sollte. Aufgrund der Ähnlichkeit der Massen von Elektron und Loch, die das Exziton ausmachen, erwarten wir tiefere Einblicke in die Physik periodischer Orbits.Weiterhin werden wir uns mit dem Thema der Levelabstandsverteilungen und der Rolle von Symmetrien in Bezug auf Chaos beschäftigen. Zu diesem Zweck werden wir die Levelabstandsstatistik bei Systemen untersuchen, deren Symmetrie systematisch durch elektrische oder magnetische Felder reduziert wird. Durch verschiedene Kombinationen von Kristallorientierung und Lichtausbreitungsrichtung, werden wir dabei Systeme sehr hoher bis sehr niedriger Symmetrie untersuchen und erwarten tiefgreifende Einsichten in die Levelabstandsverteilung des Systems und den Einfluss weiterer Störungen wie Phononen.Zudem werden wir Rydbergexzitonen in kombinierten elektrischen und magnetischen Feldern untersuchen, um die sogenannten exceptional points identifizieren zu können. An diesen Punkten kreuzen zwei Resonanzen und sowohl ihre Energien als auch ihre Eigenvektoren fallen zusammen. Diese können nur in Systemen mit nicht-hermiteschen Hamiltonian beobachtet werden und können interessante Effekte wie reflektionslose Streuung hervorrufen. Sie können durch die Untersuchung eines geeigneten Kreises im zweidimensionalen Parameterraum, der durch das magnetische und das elektrische Feld aufgespannt wird, identifiziert werden.Als letzten Punkt werden wir auch den Einfluss eines schwachen Verspannungsfelds auf Rydbergexzitonen untersuchen. Diese können eine lokale Variation der Rydbergenergie hervorrufen und können daher dazu benutzt werden, um einen lokal begrenzten räumlichen Bereich des Kristalls auszuwählen und Exzitonen innerhalb dieses wohldefinierten Bereichs einzuschließen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Manfred Bayer