28.11.2016
Ultraschnelle, optisch induzierte Ströme in Halbleitern ermöglichen die Untersuchung von Anisotropierelaxation mit einer Zeitauflösung im Subpikosekunden-Bereich.
Die optische Anregung von Halbleitern erzeugt typischerweise eine anisotrope Ladungsträgerverteilung, bei der die Ladungsträger entlang zweier orthogonaler Richtungen unterschiedlichen Impuls aufweisen. Eine genaue Kenntnis dieses "optischen Ausrichtens" und der damit verbundenen Relaxation ist wichtig für ein generelles Verständnis der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie.
In der PTB konnte gezeigt werden, dass spezielle optisch induzierte Ströme in GaAs eine Untersuchung der Anisotropierelaxation mit einer Zeitauflösung im Subpikosekunden-Bereich ermöglichen. Dafür wurde der Halbleiter einem magnetischen Feld ausgesetzt und mit einem optischen Femtosekundenlaser angeregt. Durch Analyse der von der Probe emittierten elektromagnetischen Strahlung unter verschiedenen Anregungsbedingungen bei Raumtemperatur konnte gezeigt werden, dass die Anisotropierelaxation auf zwei verschiedenen Zeitskalen abläuft. Während die langsame Zeitkonstante etwa 100 fs beträgt und höchstwahrscheinlich durch Elektron-Phonon-Wechselwirkung bestimmt ist, wird die schnelle Zeitkonstante im Bereich von 10 fs den Löchern im Halbleiter zugeschrieben.