Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 3: Heterostrukturen I

HL 3.7: Vortrag

Montag, 11. März 2002, 12:00–12:15, H14

Intra-Wannier-Stark-Leiter Absorption im Übergitter — •Anke B. Schmidt, Harald Willenberg und Gottfried H. Döhler — Institut für Technische Physik, Universität Erlangen-Nürnberg

Der Transport von Elektronen im Übergitter unter dem Einfluß eines Gleichfeldes kann im Regime der negativen differentiellen Leitfähigkeit im semiklassischen Bild als Miniband-Leitung und im quantenmechanischen Bild als Hopping zwischen den Sprossen der Wannier-Stark-Leiter verstanden werden. Das semiklassische Bild der Blochoszillationen sagt eine Verstärkung elektromagnetischer Wellen für Energien ℏω<eFd und Absorption für ℏω>eFd im Übergitter voraus (wobei e die Elementarladung, F das parallel zur Wachstumsrichtung angelegte Feld und d die Periode des Übergitters ist). Für dieses dispersive Absorptionsprofil existiert jedoch bisher noch keine quantenmechanische Beschreibung. In erster Ordnung zeitabhängiger Störungstheorie heben sich Absorption und stimulierte Emission von Photonen für ℏω=eFd wegen der Translationssymmetrie der Wannier-Stark Zustände sowie ihrer Besetzungswahrscheinlichkeit gegenseitig auf.

Unser Modell basiert auf der Berücksichtigung von Prozessen zweiter Ordnung, die einen elastischen Streuprozess oder die Absorption oder Emission eines Phonons beinhalten. Im Einklang mit den semiklassischen Vorhersagen können wir zeigen, daß Übergänge zwischen benachbarten Sprossen der Wannier-Stark-Leiter gegen das angelegte Feld, d.h. Absorption von Photonen, für ℏω>eFd überwiegen, wohingegen für ℏω<eFd Übergänge in Feldrichtung, entsprechend stimulierter Emission von Photonen, dominieren.