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Zeitaufgelöste Spektroskopie an einzelnen Nanostrukturen
Stephan Furthmeier, Tobias Korn, Christian Schüller, in Kooperation mit Elisabeth Reiger
Die Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) erlaubt neben der Herstellung von zweidimensionalen Strukturen auch die Erzeugung von ein- und null-dimensionalen Nanostrukturen, sogenannten Nanodrähten und Quantenpunkten. In diesen Systemen ist die Zustandsdichte der Ladungsträger gegenüber Volumenmaterial stark modifiziert, in Quantenpunkten bilden sich z.B. diskrete Energieniveaus aus, die große Ähnlichkeit mit den Spektren von Atomen besitzen. In Nanodrähten ist aufgrund der im Vergleich zum Volumen sehr großen Oberfläche die Dynamik optisch erzeugter Ladungsträger stark von der Qualität und Modifikation der Oberflächen abhängig. Unser Streak-Kamera-System erlaubt in Kombination mit einem Mikroskop zeitaufgelöste Photolumineszenz-Spektroskopie an einzelnen Nanodrähten und Quantenpunkten. Auch die Ladungsträgerdynamik in Mikroresonatoren konnte in Kooperation mit der Uni Hamburg mittels zeitaufgelöster PL im Mikroskopsystem untersucht werden [1].

(a) Schematische Darstellung der Photolumineszenz in Quantenpunkten: durch nichtresonante Anregung werden Elektronen und Löcher in der Barriere erzeugt und im Quantenpunkt eingefangen. Hier können sie nichtstrahlend auf tiefere Zustände relaxieren (schwarzer Pfeil) oder unter Aussendung von Photonen rekombineren (graue Pfeile). (b) Photolumineszenz-Messung (PL) an einem Ensemble aus Quantenpunkten. Bei schwacher Anregung wird nur PL aus dem Grundzustand beobachtet, bei stärkerer Anregung sind auch Übergänge aus angeregten Zuständen sichtbar. Die Linienbreite der PL-Maxima entsteht durch inhomogene Verbreiterung bei Messung am Ensemble.

Linkes Bild: Wachstum von Nanodrähten in der MBE im VLS(vapor-liquid-solid)-Prozeß: aus einer dünnen Gold-Schicht (1) entstehen beim Erhitzen selbstorganisiert Gold-Tröpfchen (2). Im anschließenden MBE-Wachstum bildet sich aus diesen Tröpfchen ein Gold-Gallium-Eutektikum, das das Wachstum von Nanodrähten unterhalb des Tröpfchens beschleunigt (3). Durch die Wahl anderer MBE-Wachstumsparameter kann anschließend auf den Seitenflächen der Nanodrähte weiteres Material aufgewachsen werden, es entsteht eine Kern-Mantel-Struktur (engl. core-shell). Rechtes Bild: (a) Falschfarbenbild der zeitaufgelösten PL an Nanodraht ohne Mantel. (b) PL an Core-Shell-Nanodraht. Die Ladungsträgerlebensdauer ist drastisch verlängert. (c) Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme eines einzelnen Nanodrahts. (Quelle: Elisabeth Reiger) (d) Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahme von Nanodrähten. Kristallfehler (Wechsel von Zinkblendestruktur zu Wurtzit-Struktur) sind als dunkle Linien erkennbar. (Quelle: Marcello Soda)
Referenzen
  1. Ch. Strelow, M. Sauer, S. Fehringer, T. Korn, C. Schüller, A. Stemmann, Ch. Heyn, D. Heitmann, and T. Kipp:
    Time-Resolved Studies of a Rolled-Up Semiconductor Microtube Laser,
    Appl. Phys. Lett., in press (2009).
     
 
Letzte Ă„nderung: 10.11.2009 von Webmaster
 
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Letzte Änderung: 22.05.2018 von Webmaster