Jahresbericht der Universit
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DFG – Programme und Projekte<br />
Untersuchung und Kontrolle exzitonischer Quantenkorrelationen<br />
in Halbleitern durch ultrabreitbandige Terahertz-Impulse<br />
Ultrakurze Lichtimpulse im Terahertz-Bereich des elektromagnetischen Spektrums werden<br />
eingesetzt, um interne Quantenübergänge in Exzitonen zu treiben. Als beson<strong>der</strong>s<br />
spektakuläre Perspektive wird die Möglichkeit <strong>der</strong> optischen Kühlung und Bose-Kondensation<br />
von Exzitonen verfolgt.<br />
Sprecher: Prof. Dr. Rupert Huber (Lehrstuhl für Physik)<br />
Laufzeit: 01.01.2007 – 31.12.2013<br />
För<strong>der</strong>ung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (Emmy Noether Programm)<br />
För<strong>der</strong>volumen: € 1.158.053<br />
Homepage: http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/huber<br />
Exzitonen gehören zu den grundlegenden optischen Anregungen in <strong>der</strong> kondensierten<br />
Materie. Als Coulomb-Paar aus einem Elektron und einem Defektelektron werden sie<br />
oft als Analogon des Wasserstoffatoms betrachtet. Wir nutzen aktuelle Entwicklungen<br />
auf dem Gebiet ultrabreitbandiger Terahertz-Optoelektronik für einen direkten Zugang<br />
zur internen atomähnlichen Feinstruktur. Nach dem Vorbild <strong>der</strong> Quantenoptik atomarer<br />
Gase werden Übergänge zwischen verschiedenen Bindungszuständen resonant beobachtet<br />
und kohärent getrieben. Damit sind Impulse in neue Richtungen fundamentaler<br />
Vielteilchen-Quantenphysik, Halbleiter-Optoelektronik und Quanteninformationsverarbeitung<br />
zu erwarten. Das Projekt glie<strong>der</strong>t sich in drei Teile:<br />
Die Feinstruktur stabiler Exzitonsysteme mit hohen Bindungsenergien wird mit Multi-<br />
THz-Impulsen abgetastet. Beson<strong>der</strong>s interessante Systeme sind dabei Cu 2 O sowie<br />
spezielle Nanostrukturen aus II-VI-Verbindungshalbleitern, die als Potentialfallen für<br />
Exzitonen dienen.<br />
Mit maßgeschnei<strong>der</strong>ten Terahertz-Impulsen höchster Feldstärke soll Quantenoptik<br />
an inneren Freiheitsgraden von Exzitonen demonstriert werden. Quantenlogische<br />
THz-Operationen o<strong>der</strong> Laserkühlung exzitonischer Ensembles rücken damit in<br />
Reichweite.<br />
Basierend auf diesen Entwicklungen sollen neue Bereiche im Phasendiagramm von<br />
Elektron-Loch-Anregungen erschlossen und analysiert werden. Im Mittelpunkt steht<br />
die Erforschung möglicher Bose-Einstein-Kondensation in ultrakalten exzitonischen<br />
und polaritonischen Gasen.<br />
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