powered by NachrichtenLexikonProtokolleB�cherForenMittwoch, 22. Oktober 2014 Angeregtes Zusammenspiel: Resonanzen in der Terahertz-Strahlung
30.03.2009 - (idw) Philipps-Universit�t MarburgPhysiker der Philipps-Universit�t haben gemeinsam mit Arbeitsgruppen aus Dresden und Wien herausgefunden, wie sich Halbleitermaterialien verhalten, wenn sie elektromagnetischer Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich ausgesetzt sind. Wie Professor Dr. Stephan W. Koch und seine Marburger Kollegen theoretisch vorhersagen konnten, beruhen die gemessenen Resonanzen auf zwei Wechselwirkungen, mit denen die im Halbleiter eingeschlossenen Elektronen auf die Strahlung reagieren: einer Kombination von kontinuierlichen Oszillationen und diskreten Energie�berg�ngen. Die Wissenschaftler ver�ffentlichten ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift "Physical Review Letters".
In den letzten Jahren hat eine rasante Entwicklung in der Terahertz-Physik stattgefunden, einem Gebiet, das sich mit elektromagnetischer Strahlung hoher Frequenz zwischen Infrarot und Mikrowellenbereich besch�ftigt. W�hrend man bis vor wenigen Jahren noch von der so genannten Terahertz-L�cke im elektromagnetischen Spektrum sprach, hat die Terahertz-Strahlung heute bereits eine Vielzahl von technischen Anwendungen gefunden. "Aber auch in der Grundlagenforschung hat sich die Terahertz-Spektroskopie zu einem wichtigen Werkzeug entwickelt", erl�utert Seniorautor Koch, "zum Beispiel, um interne �berg�nge zu analysieren und zu manipulieren, die in Festk�rpern und Molek�len stattfinden."
Ein solcher interner �bergang kann unter anderem bei Elektronen erzeugt werden, die in einer sehr d�nnen Schicht eingesperrt sind, einem so genannten Quantenfilm. Dabei macht man sich einen interessanten quantenmechanischen Effekt zunutze: W�hrend sich die Elektronen parallel zur Schicht frei bewegen und somit beliebige Energien annehmen k�nnen, ist die Bewegung senkrecht zur Schicht quantisiert, das hei�t, die Elektronen k�nnen nur ganz bestimmte Energien annehmen. Man sagt, es komme zur Bildung von diskreten Energieniveaus. Ein Quantenfilm l�sst sich unter anderem durch die Einbettung einer d�nnen Halbleiterschicht zwischen zwei andere Halbleitermaterialien realisieren. In diesem Fall betr�gt die Energiedifferenz der beiden untersten Energieniveaus typischerweise gerade einige Terahertz. Trifft nun ein elektromagnetisches Feld mit geeigneter Frequenz auf den Quantenfilm, so existieren zwei grundlegend verschiedene M�glichkeiten der Wechselwirkung der Elektronen mit dem Feld: Einerseits kann die Energie der Terahertz-Strahlung dazu benutzt werden, einen internen �bergang zu induzieren, das hei�t ein Elektron in das n�chst h�here Energieniveau anzuheben. Zum anderen werden die Elektronen durch das momentan anliegende elektrische Feld in der Quantenfilmebene beschleunigt, so dass sie eine oszillatorische Bewegung mit der Frequenz des Terahertz-Feldes vollf�hren. Beide Prozesse senden wiederum charakteristische Terahertz-Strahlen aus, die miteinander interferieren und das urspr�ngliche Feld ver�ndern. Physikern des Forschungszentrums Dresden-Rossendorf um Professor Dr. Manfred Helm ist es nun gelungen, diese �nderungen des Terahertz-Feldes an einem geeigneten System zu messen. Dabei zeigten die Spektren des abgestrahlten Feldes ein charakteristisches Verhalten, welches stark an die nach ihrem Entdecker benannten Fano-Resonanzen erinnert. Sie tauchen immer dann auf, wenn in einem physikalischen System ein diskreter Energie�bergang an ein Kontinuum von �berg�ngen gekoppelt ist. Die Marburger Halbleiterphysiker Professor Dr. Stephan W. Koch, Professor Dr. Mackillo Kira und Daniel Golde konnten mithilfe der von ihnen entwickelten mikroskopischen Theorie dieses charakteristische Verhalten eindeutig dem Zusammenspiel der beiden genannten Wechselwirkungsprozesse zuordnen. "Damit wurde zum ersten Mal ein Verfahren gefunden, welches es erm�glicht, diese grundlegenden Prozesse in einem Experiment direkt zu identifizieren und voneinander zu unterscheiden", erkl�rt Koch. Des Weiteren erm�glicht das Verfahren, die relativen St�rken der beteiligten Wechselwirkungsprozesse im betrachteten System quantitativ zu bestimmen. Ein bemerkenswertes Resultat ist, dass sich die Methode nicht nur auf die Energieaufspaltungen in Quantenfilmen anwenden l�sst, sondern prinzipiell auf alle internen �berg�nge in Halbleiterstrukturen.
Originalver�ffentlichung: Daniel Golde & al.: Fano Signatures in the Intersubband Terahertz Response of Optically Excited Semiconductor Quantum Wells, Phys. Rev. Lett. 102 (27 M�rz 2009), Online-Ausgabe: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.102.127403
Ansprechpartner: Professor Dr. Stephan W. Koch,
AG Theoretische Halbleiterphysik
Internet: http://www.physik.uni-marburg.de/de/forschung/theoretische-halbleiterphysik/ag-startseite.html uniprotokolle > Nachrichten > Angeregtes Zusammenspiel: Resonanzen in der Terahertz-StrahlungCommon fragrance ingredients in shampoos and conditioners are frequent causes of eczemaGene beeinflussen das DenkenWettlauf zu neuen Lithium-Ionen-Akkus gestartetThe race is on for new lithium ion batteriesFeierliche Verabschiedung von Prof. Dr. Christoph Eggers: Chefarztwechsel in der Asklepios Klinik St. GeorgJudo-Sportlerin bald wieder fit f�r die MatteSicheres Auge f�r SauerstoffFH Mainz bietet Akademikern einen international anerkannten MBA-AbschlussForschung f�r die Wasser-Praxis90 Professorinnen und Professoren der ESCP-EAP treffen sich auf dem Berliner CampusSehen als BalanceaktAufbruchstimmung beim Gr�ndungsfestakt der Dualen Hochschule Baden-W�rttembergVollmitgliedschaft in der EUA f�r die FH Aachen40 Jahre HIS - ein Grund zum FeiernNATURE: A new step towards quantum computersDGIA-Stiftungsratsvorsitzender Wolfgang Schieder wird Co-Vorsitzender der deutsch-italienischen HistorikerkommissionKraft- und Schmierstoff einsparen - Fraunhofer IWS Dresden auf der Hannover-Messe 2009Fr�hjahrstagung 26./27.3.2009 in Bad Neuenahr-Ahrweiler: "Transformation von Menschenbildern im InformationszeitaltHier tobt das wahre Leben!Einmalige Mehri-Texte aus dem Jemen der �ffentlichkeit zug�nglich gemacht
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