Phononenprozesse und Ladungsträgerdynamik in Halbleitern

Es werden phononische und elektronische Eigenschaften von Halbleitern mit Hilfe der Terahertz Time-Domain Spectroscopy (THz-TDS) experimentell untersucht. Der dabei gemessene Brechungsindex und Absorptionskoeffzient im Ferninfrarotbereich ist sowohl mit der Kristalldynamik als auch mit der Ladungsträgerdynamik des Halbleiters verknüpft. Im ersten Teil der Arbeit werden die optischen Eigenschaften von Cadmiumtellurid (CdTe) und Zinktellurid (ZnTe) in Abhängigkeit der Temperatur untersucht. Der experimentell zugängliche Frequenzbereich zwischen 100 GHz und 3 THz wird von der fundamentalen Transversal Optischen (TO) Phononenresonanz dominiert. Die Analyse der Daten im Rahmen eines erweiterten temperaturabhängigen Lorentz-Modelles bestätigen die erwarteten Zusammenhänge der Parameter der Kristalldynamik wie Resonanzfrequenz, Dämpfungskonstante und <br>effektive Ionenladung. Zusätzlich sind in den Spektren bemerkenswerte Resonanzen zu beobachten, die erstmalig als Phononenprozesse zweiter Ordnung identifiziert und zugeordnet werden konnten. Das temperaturabhängige Verhalten der Resonanzen wird im Rahmen der Besetzungsstatistik von Phononen interpretiert. Die Absorptionsbanden in den beiden Halbleitermaterialien werden eindeutig einer <br>Kombination von fundamentalen Moden zugeordnet. Im zweiten Teil der Arbeit wird in einem optischen Pump/THz-Abfrage Experiment die Ultrakurzzeitdynamik von Ladungsträger in photoangeregten Halbleitern betrachtet. Hierbei werden die transienten optischen Eigenschaften im Ferninfrarotbereich der Halbleiter GaAs, CdTe und ZnTe mit einer Zeitauflösung unter 500 fs verfolgt. Durch die Variation der Wellenlänge und Intensität des Pumplasers sowie durch die Änderung der Kristalltemperatur lassen sich dynamische Prozesse wie Interbandstreuung, <br>Oberflächenrekombination und Zwei-Photonenanregung direkt beobachten.

Author dc:creator

• Schall, Michael

Contributors dc:contributor

• Helm, Hanspeter

• Dielektrizitätsfunktion
• Terahertz-Timedomain-Spectroscopy
• Ultrakurzzeitdynamik
• Ladungsträgerbeweglichkeit
• Zwei-Photonen-Absorption

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