Untersuchung von nanostrukturierten Materialien
Eine dreidimensionale Begrenzung in der Beweglichkeit von Elektronen, Löchern und Exzitonen in Halbleiterkristallen, bekannt als Quantenpunkte, können zu einer deutlichen Verbesserung von optoelektronischen Geräten beitragen. Der Grund, warum eine deutliche Reduzierung des Schwellenstroms und der Temperaturempfindlichkeit bei Verwendung im Bereich der Halbleiterlaser erwartet wird, liegt im vollständig quantisierten Elektronenzustand der Quantenpunkte. Forschungsarbeiten im Rahmen des NANOMAT-Projekts konzentrierten sich auf die Verbesserung der optischen Eigenschaften von selbstorganisierenden Indiumarsenid-Quantenpunkten durch Berücksichtigung der Exziton-Phonon-Wechselwirkung. Eine einheitliche Größe, eine hohe numerische Dichte und, was wichtiger ist, ein hoher Emissionswirkungsgrad sind charakteristisch für selbstorganisierende Quantenpunkte. Diese Eigenschaften werden kontinuierlich verbessert, um die vorhergesagte Laserleistung zu erreichen. Eine Vielzahl von Messungen der Photolumineszenz und der Raman-Spektroskopie von selbstorganisierenden Quantenpunkten, die an den Einrichtungen der Universität of Antwerpen, Belgien, durchgeführt wurden, haben überraschend hohe Wahrscheinlichkeiten eines Phononen induzierten optischen Übergangs hervorgebracht. Die Erhöhung der Intensität in den Seitenbändern der Phononen, speziell mit kleiner werdender Größe der Quantenpunkte, konnte nicht auf Grundlage des allgemein verwendeten Adiabatischen Theorems modelliert werden. Nicht-adiabatische Effekte, die zu einer Vermischung des Phononen- und Exzitonenzustands führten, lieferten den entscheidenden Hinweis zur Interpretation der experimentellen Ergebnisse, bevor diese bei der Entwicklung von Lasern verwendet werden konnten. Hieraus konnte eine adäquate Beschreibung der optischen Spektren von Halbleiter-Quantenpunkten mit der neu eingeführten Theorie zum Phononen induzierten optischen Übergang bei Halbleiterquantenpunkten abgeleitet werden. Die gezielten Bemühungen der Projektpartner von NANOMAT richteten sich darauf, Unterstützung im theoretischen Bereich bei der Entwicklung von modernen Laserdioden erhöhter Zuverlässigkeit für zukünftige Telekommunikationsanwendungen zu leisten.
