Dynamik von Spinanregungen in dimensionsreduzierten II-VI-Halbleitern
Im Rahmen des Projekts wurden breitlückige II-VI-Quantengrabenstrukturen hinsichtlich der exzitonischen Spin-Eigenschaften untersucht. Die Untersuchungen erfolgten sowohl an semimagnetischen als auch an nichtmagnetischen Quantengräben. An Strukturen mit semimagnetischen Barrieren konnte die Ausbildung exzitonischer Magneto-Polaronen in zeitaufgelösten Untersuchungen direkt verfolgt und die charakteristischen Zeiten für die Spinrelaxation der magnetischen Mn-Ionen abgeleitet werden. Durch eine spezielle Modifikation des Probenaufbaus konnte eine veränderte Anordnung der Energie-Bänder erzielt werden. Hier war es möglich, indirekte Typ-II-Quantengraben- und -Interface-Exzitonen unter vergleichbaren Bedingungen zu studieren. Für beide Typen konnte eine deutliche Reduzierung des Riesen-Zeeman-Effekts durch Aufheizung des Mn-Spin-Systems nachgewiesen werden.
Für semimagnetische Quantengräben tritt eine unerwartet starke Kopplung der optisch erzeugten Exzitonen mit den direkt in den Quantengräben eingebauten magnetisch aktiven Mn-Ionen auf, die zu einer drastischen Abnahme der exzitonischen Lebensdauer führt. Die Energie der optisch angeregten Ladungsträger wird dabei direkt an die intra-atomaren Übergänge des magnetischen Ions transferiert. Im Magnetfeld kann dieser Transfer reduziert werden, wobei die verbleibende Kopplung immer noch einen dominant nichtstrahlenden Zerfall der optisch angeregten Exzitonen bewirkt. Die starke Kopplung der Exzitonen ermöglichte es erstmals, mit optischen Experimenten die d-d-Austauschwechselwirkung anti-ferromagnetisch ausgerichteter Mn-Paare in (Zn,Mn,Cd)Se systematisch zu untersuchen und einen präzisen Wert für die Austauschkonstante zu ermitteln.
Bei nichtmagnetischen Quantengräben stand die Feinstruktur des Exzitonen-Grundzustandes im Vordergrund. In breitlückigen II-VI-Quantenstrukturen ist die Elektron-Loch-Korrelation derartig hoch, dass die Spindynamik im Wesentlichen durch Exzitonen und deren Feinstruktur bestimmt ist, wogegen die Spinrelaxation der einzelnen Ladungsträger von untergeordneter Bedeutung ist. Im Rahmen des Projekts konnte erstmalig die Feinstruktur null-dimensionaler Exzitonen vollständig aufgelöst und die wesentlichen Beiträge des Elektron-Loch-Austausches aufgeklärt werden.
Henneberger, Fritz Prof. Dr. sc. nat. (Details) (Experimentelle Physik (Physikalische Grundlagen der Photonik))
Mittelgeber
DFG: Sachbeihilfe
Laufzeit
Projektstart: 01/1995
Projektende: 07/1999
