Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 35: Ultrakurzzeitdynamik II

HL 35.7: Vortrag

Donnerstag, 30. März 2000, 17:30–17:45, H14

Ultrakurzzeitspektroskopie hochenergetischer Exzitonen in GaAs — •G. Göger¹, M. Betz¹, A. Leitenstorfer¹, W. Wegscheider², M. Bichler² und G. Abstreiter² — ¹Physik-Department E11, Technische Universität München, D- 85748 Garching — ²Walter-Schottky-Institut, Technische Universität München, D- 85748 Garching

Wir zeigen experimentell, daß in direkten Halbleitern Exzitonen mit erheblich größerem Wellenvektor als das absorbierte Photon angeregt werden können. Dies wird möglich durch die gebrochene Translationsinvarianz an Oberflächen und Grenzschichten. Mit nichtlinearer Transmissionsspektroskopie hoher Empfindlichkeit beobachten wir Propagationsinterferenzen zwischen dem photon-artigen Zweig in der Polariton-Dispersion und zwei 1s-exzitonenartigen Moden bis zu 300 meV über der Absorptionskante von GaAs.
Die Durchgangszeit kohärenter Exzitonen durch Halbleiterproben mit Dicken von 50 nm bis 500 nm wird mit Femtosekunden-Zeitauflösung gemessen. Die Exzitondämpfung durch Stöße an Phononen und Nichtgleichgewichts- Ladungsträgern wird studiert. Wir finden eine Dynamik der Exzitonen, die im Vergleich zu freien Ladungsträgern ähnlicher Energie teilweise stark modifiziert ist. Leichtloch-Exzitonen zeigen sich beispielsweise als nahezu inert gegenüber der polar-optischen Wechselwirkung: Bei nahezu gleicher Masse von Elektron und Loch kommt es zu destruktiven Interferenzen in den Streutermen. Unsere Daten sind in quantitativer Übereinstimmung mit Modellrechnungen, die auf Pekars zusätzlichen Randbedingungen basieren. Die Fröhlich-Wechselwirkung von 1s- Exzitonen mit LO-Phononen wird dabei quantitativ berechnet.