Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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PV: Plenarvorträge

PV X

PV X: Plenarvortrag

Mittwoch, 28. März 2001, 16:15–16:45, S 4

Bloch Oszillatoren und ihre Kopplung an optische Phononen — •Thomas Dekorsy — Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung, Forschungszentrum Rossendorf, Postfach 510119, 01314 Dresden — Träger des Gustav-Hertz-Preises

Bloch Oszillatoren sind ein Faszinosum der Festkörperphysik. Bereits in frühen Arbeiten von Bloch und Zener um 1930 wurde die Vorhersage gemacht, dass ein Elektron in einem periodischen Potential eines Festkörpers unter dem Einfluss eines statischen Feldes oszilliert. Ohne zusätzliche Streuprozesse hätte dies die wichtige Konsequenz, dass kein elektrischer Strom fließt. Die Frequenz der oszillierenden Elektronen hängt linear von der Periode des Festkörpers und dem elektrischen Feld ab. 1970 machten Esaki und Tsu den Vorschlag, künstliche Festkörper mit größeren Gitterperioden herzustellen. In solchen Übergittern ist bei gleicher Feldstärke die Bloch Frequenz erheblich größer als in einem natürlichen Festkörper, so dass die Frequenz größer als die inverse Streuzeit wird. Erst Anfang der 90er Jahre gelang es mittels Molekularstrahlepitaxie, Halbleiter-Übergitter mit hinreichender Qualität herzustellen, so dass Bloch Oszillationen und deren kohärente THz Abstrahlung in optischen Experimenten mit sub-Pikosekunden Zeitauflösung beobachtet werden konnten.

Eine wichtige Fragestellung ist der Einfluss polarer optischer Phononen auf die Dynamik von Bloch Oszillationen, da diese maßgeblich zur Dephasierung bei höheren Temperaturen beitragen. Kürzlich gelang es erstmals, die Frequenz der Bloch Oszillationen in Übergittern mit breiten Minibändern in Resonanz mit dem optischen Phonon zu bringen. Unter der Ausnutzung des elektro-optischen Effektes konnte sowohl die kohärente elektronische als auch die Phononendynamik simultan detektiert werden. Unter Resonanzbedingungen wurde dabei die kohärente Anregung der otpischen Phononen durch Bloch Oszillationen beobachtet.