Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm
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HL: Halbleiterphysik
HL 16: Quantenpunkte und -dr
ähte: Optische Eigenschaften I
HL 16.1: Vortrag
Dienstag, 27. März 2001, 10:30–10:45, S2
Einfluss metallischer Nanoaperturen auf die optischen Eigenschaften von Halbleiterheterostrukturen — •J. Hetzler1, M. Wegener1, H. M. Gibbs2 und G. Khitrova2 — 1Institut für Angewandte Physik, Universität Karlsruhe (TH), 76128 Karlsruhe — 2Opt. Sci. Center, Univ. Arizona, Tucson, AZ 85721, USA
In der Quantenpunktspektroskopie werden metallische Nanoaperturen zur Erhöhung der räumlichen Auflösung eingesetzt [1,2]. Es stellt sich die Frage, inwieweit die optischen Eigenschaften unterhalb der Aperturen unverändert bleiben. Bei unseren GaAs-Quantenfilmproben befindet sich im Abstand von 30 nm ein 100 nm dicker Metallfilm mit Aperturen zwischen 2 µm und 100 nm Durchmesser. Die Photolumineszenz (T=5 K) ohne und mit homogenem Metallfilm ist identisch, so dass Verspannungen im GaAs ausgeschlossen werden können. Die Lumineszenz durch die Aperturen erscheint hingegen deutlich rotverschoben (Aluminium 10 meV, Gold 14 meV). In Messungen an 2 µm Aperturen zeigt sich der rotverschobene Beitrag als Ring an den Rändern der Apertur. Bei Erhöhung der Anregungsleistung findet man zusätzlich wieder die ursprüngliche, unverschobene Linie. Die Lösung der Drift-Diffusionsgleichung (+ Poissongl.) im Potential des Metall-Halbleiter-Kontaktes zeigt, dass sich die optisch erzeugten Ladungsträger zu einem inneren Elektronen- und äußeren Lochring im Randbereich der Apertur formieren. Die rotverschobene Lumineszenz lässt sich den räumlich indirekten Übergängen zwischen diesen Ringen zuordnen.
[1] H. F. Hess et. al., Science 264, 1740 (1994)
[2] D. Gammon et. al., Phys. Rev. Lett. 76, 3005 (1996)