Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Montag
HL 12.14 Mo 16:30 Poster A
Diamagnetic Shift and Localization of Excitons in Disordered
Quantum Wells — •Michal Grochol, Frank Grosse, and
Roland Zimmermann — Institut für Physik der Humboldt-Universität
zu Berlin, Newtonstr. 15, 12489 Berlin, Germany
Recent nearfield photoluminescence experiments of excitons in quantum
wells (QWs) [1] have shown that the diamagnetic shift varies among
individual exciton lines. We present calculations for exciton states in QWs
with alloy and interface disorder under the influence of a perpendicular
magnetic field. Since a separation of the centre-of-mass motion would lead
to a fixed diamagnetic shift for all states, we solve the full Schrödinger
equation for the electron and hole in-plane coordinates [2]. We compare
several numerical treatments like the Leapfrog method and the Lanczos
method. The state-dependent diamagnetic shift gives additional information
about exciton localization and can explain experimental data.
[1] C. Ropers, Diploma thesis, Univ. Göttingen, 2003.
[2] R. Zimmermann, F. Grosse, and E. Runge, Pure and Applied Chemistry,
69 1179 (1997).
HL 12.15 Mo 16:30 Poster A
Energy dependent optical selection rules for spin orientation in
quantum wells — •Tobias Nowitzki 1 , Stefan Pfalz 1 , Roland
Winkler 1 , Daniel Hägele 1 , Andreas Wieck 2 , and Michael
Oestreich 1 — 1 Universität Hannover, Institut für Festkörperphysik,
Abteilung Nanostrukturen, Appelstraße 2, 30167 Hannover —
2 Ruhr-Universität Bochum, I. Institut für Experimentalphysik,
Universitätsstraße 150, 44780 Bochum
Spin-polarized charge carriers are generated in a quantum well by optical
excitation with circularly polarized light. By analyzing the degree of
polarization of the time resolved photoluminescence (PL), we determine
the initial degree of spin polarization of the excited electrons. We measure
the initial polarization degree in the PL of a GaAs/AlGaAs sample
with quantum well thicknesses between 5 nm and 20 nm for different
photon energies of the exciting laser beam. Commonly, such initial degree
of polarization is calculated using the angular momentum selection
rules for optical transitions between different band edge electron and hole
states in a bulk semiconductor. However, due to Coulomb interaction and
coupling between heavy and light holes, the generated excitons usually
contain substantial contributions from electron and hole states with different
angular momentum components. We compare the experimental
spectra with calculated spectra that fully take into account Coulomb
interaction and heavy-hole light-hole coupling.
HL 12.16 Mo 16:30 Poster A
Optical bandgap determination of MOVPE-grown hexagonal
InN — •Raimund Kremzow, Bert Rähmer, Massimo Drago,
Christoph Werner, and Wolfgang Richter — TU-Berlin, Institut
für Festkörperphysik, Hardenbergstr. 36, 10623 Berlin
The electronic properties of hexagonal InN were intensively discussed
in the recent years. Particularly different bandgap values were reported
for MBE-grown or sputtered materials [1]. In this work we present photoluminescence
studies of MOVPE-grown InN. For epitaxial growth similar
problems occur as for GaN, due to the high lattice mismatch of the nitrides
in comparison to substrate commonly used. We used GaN buffer
layers to reduce this misfit and grew epitaxial InN layers [2]. To reduce
the defect density the samples were thermally annealed. The bandgap of
samples with different doping was determined ex-situ by photoluminescence
and optical absorption spectroscopy. First results confirm bandgap
values at 0.7-0.8 eV similar to those found for MBE-grown samples [1].
[1] V. Yu. Davydov et al., phys. stat. sol. (b) 230, No. 2, R4-6 (2002)
[2] M. Drago et al., phys. stat. sol. (a) 195, No. 1, 3-10 (2003)
HL 12.17 Mo 16:30 Poster A
MIR Fourier transformation spectroscopy on Cu2O — •M.
Jörger, K.C. Agarwal, T. Fleck, and C. Klingshirn — Institut
für Angewandte Physik, Universität Karlsruhe, D-76128 Karlsruhe
While the far infrared (FIR) optical properties of the direct semiconductor
Cu2O are well understood and dominated by the fundamental
phonon modes, the situation in the mid infrared (MIR) is quite different.
Based on the absorption data of a series of naturally grown samples
from different sources, with different thicknesses and orientations, we discuss
miscellaneous absorption bands in the range of 100-400meV, which
partly show a pronounced temperature dependence. It will be analysed to
what extent the occurring bands can be explained in terms of biphonon
or multiphonon states, intrinsic impurities or, at higher temperatures, in
terms of excitonic/electronic transitions.
Depending on the combination of the involved valence and conduction
band, there are four different exciton series in Cu2O. Those are
(with increasing band gap) the yellow, green, blue and violet ones. In
a so-called pump and probe experiment (cw excitation) we investigate
whether 1s(ortho/para)→2p,3p,... transitions within the yellow series can
be observed. Furthermore we examine if transitions from the yellow 1s
(ortho/para) exciton to states of the higher exciton series appear.
HL 12.18 Mo 16:30 Poster A
Mikroskopische Lumineszenzuntersuchungen an ZnMgO —
•Sören Giemsch 1 , F. Bertram 1 , J. Christen 1 , Th. Gruber 2 und
A. Waag 3 — 1 Institut für Experimentelle Physik, Otto-von-Guericke
Universität, — 2 Abteilung Halbleiterphysik, Universität Ulm, Albert
Einstein Allee 45, — 3 Institut für Halbleitertechnologie, Technische
Universität
Im ternären Materialsystem MgZnO lässt sich die Bandlücke gezielt
durch Erhöhung der Mg-Konzentration vergrößern. Zusätzlich ist mittels
MgZnO das Wachstum von Heterostrukturen, wie z.B. Quantum Wells,
möglich. MgZnO dient dabei als Barrierenmaterial und ZnO als aktive
Schicht. Hier präsentieren wir Ergebnisse von ortsaufgelösten Kathodolumineszenzmessungen
(KL) an einem MgZnO/ZnO Single Quantum Well
(SQW). Die SQW-Struktur wurde auf einem ZnO/GaN/Saphir Template
aufgewachsen. Sie besteht aus einer 350 nm dicken Mg0,06Zn0,94O
Barrierenschicht und dem 2 nm dicken ZnO SQW. Als abschließende
Deckschicht diente eine 50 nm starke MgZnO Schicht. Die Oberflächenmorphologie
der SQW-Struktur ist überwiegend planar, besitzt
jedoch hexagonale Krater (Dichte ca. 1, 3 × 10 8 cm −2 ). Das Integrale
KL-Spektrum zeigt drei spektrale Bereiche: die SQW- (3,383eV),
Barrieren- (3,4542eV) und ZnO-Pufferlumineszenz (3,356 eV). Sowohl
die SQW, wie auch die Barrierenlumineszenz, bestehen aus zwei spektralseparaten
Anteilen: jeweils der niederenergetischere Peak dominiert; die
höherenergetischere Linie kommt dagegen besonders an den hexagonalen
Kratern zum Vorschein.
HL 12.19 Mo 16:30 Poster A
Lokalisierungs- und Temperatureffekte bei der Transportdynamik
von Exzitonen in ZnSe Quantenfilmen — •B. Dal Don 1 , G.
Schwartz 1 , H. Zhao 1 , H. Kalt 1 , C. Bradford 2 , K. Prior 2 und I.
Galbraith 2 — 1 Institut für Angewandte Physik der Universität Karlsruhe
(TH), Wolfgang-Gaede Str. 1, 76131 Karlsruhe — 2 Heriot-Watt
University, Edinburgh, EH14 4AS, United Kingdom.
Wir untersuchen die Transportdynamik von Exzitonen in Zn-
Se/ZnMgSSe und ZnSe/MgS mehrfach-Quantenfilmen. Die zwei
Systeme unterscheiden sich durch die Stärke ihrer Lokalisierung.
Zur Messung benutzen wir einen Mikrophotolumineszenzaufbau
mit Immersionslinse mit einer Ortsauflösung von ca. 250 nm. Der
Detektionsspot wird unabhängig vom Anregungsspot bewegt und die
räumliche Verteilung der Photolumineszenz wird mit einer Zeitauflösung
von 5 ps gemessen.
Bei 5 K beobachten wir in den ersten 50 ps bei beiden Systemen eine
räumliche Oszillation der Exzitonenverteilung. Dies kann bei den Zn-
Se/ZnMgSSe Proben mit Hilfe einer Monte-Carlo Simulation der Exzitonendynamik
reproduziert und mit der Emission akustischer Phononen
verbunden werden. Die Oszillation verschwindet bei 20 K wegen der zunehmenden
Absorption von akustischen Phononen, was von der Simulation
qualitativ bestätigt wird.
In den ZnSe/MgS Proben spielt die Lokalisierung eine wesentliche Rolle.
Wir beobachten eine schnelle räumliche Ausbreitung des Lumineszenzspots
in den ersten 30 ps, gefolgt von einer statischen Phase, in der sich
der Lumineszenzfleck sich nicht mehr weiter ausdehnt.
HL 12.20 Mo 16:30 Poster A
Femtosecond control of electronic motion in semiconductor double
quantum wells — •Alex Matos-Abiague und Jamal Berakdar
— Max-Planck-Institut für
The quantum dynamics and emission properties of a AlxGa1−xAs based
symmetric double quantum well driven by a train of ultrashort halfcycle
electromagnetic pulses. By numerically solving the time-dependent
Schrödinger equation it is shown that an appropriate design of the train
of pulses allows to control the electron motion on a sub-picosecond scale
and to achieve and maintain a predefined final electron state. It is also
shown that the emission spectrum can be designed by appropriately choosing
the parameters of the pulses. The effects of absence of generalized
parity of the Floquet modes on the dynamics of the system are discus-