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Magneto-optisch induzierte Photoströme in GaAs: Volumen- und Oberflächenbeiträge

26.11.2014

Photoströme in Halbleitern sind Ladungsträgerströme, die durch optische Anregung erzeugt werden. Das bekannteste Beispiel solcher Ströme ist der photoelektrische Effekt, der in Solarzellen zum Tragen kommt. Ein weiterer Effekt ist der photogalvanische Effekt. Er basiert auf den verschiedenen Asymmetrien eines Halbleiterkristalls. Diese entstehen zum einen an Kristallgrenzflächen (Oberflächen) und zum anderen aufgrund der speziellen räumlichen Anordnung der Atome im Kristallgitter (Punktgruppe). Externe Magnetfelder können die Asymmetrien weiter erhöhen und somit zu neuen Strömen, den sogenannten magneto-optisch induzierten Photoströmen (MOIC) führen. Auch solche MOICs enthalten Oberflächen- und Volumenbeiträge.

 

In der PTB ist es nun erstmals gelungen, die Oberflächen- und Volumenbeiträge der MOICs in GaAs voneinander zu trennen und einzeln zu bestimmen. Für diese Messungen wurden ultraschnelle Laserpulse zur optischen Anregung verwendet, und die damit verbundene emittierte THz-Strahlung wurde zeitaufgelöst gemessen. Unter Ausnutzung verschiedener Symmetriebedingungen konnten Oberflächen- und Volumenbeiträge separiert und einzeln bestimmt wurden. Die nichtinvasiven Messungen zeigen, dass die Oberflächenbeiträge unter bestimmten Bedingungen dominieren und revidieren damit Schlussfolgerungen aus früheren Messungen der 80er Jahre. Des Weiteren ermöglichen die Messungen, die komplexe Impulsraumdynamik von Ladungsträgern im Magnetfeld zu untersuchen und zu verstehen.  

 

 

 

Ansprechpartner: C. B. Schmidt
Fachbereich 2.5: Halbleiterphysik und Magnetismus