Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Marburger Physiker arbeiten an Halbleiter-Exzitonen im Terahertz-Licht

18.12.2008
Die Terahertz-Technologie hat sich in den letzten Jahren schnell weiterentwickelt und vielfältige Anwendungen hervorgebracht.

Zum Beispiel verwenden die zur Zeit öffentlich diskutierten "Nackt"-Scanner, die im Rahmen der Flugsicherheit eingesetzt werden sollen, elektromagnetische Strahlung im Terahertz-Bereich, um verborgene Waffen oder andere illegale Gegenstände bei Passagieren vor dem Betreten des Flugzeuges aufzuspüren.

Doch die Terahertz-Forschung ist nicht nur für die Entwicklung von technischen Anwendungen, sondern auch für die Untersuchung grundlegender Fragestellungen in der Physik von großer Bedeutung: So lassen sich mit Hilfe optischer Experimente im Terahertz-Bereich fundamentale physikalische Anregungen in Halbleitern untersuchen.

In Halbleitern sind die sogenannten Exzitonen (von engl. "excitation"-"Anregung") von besonderer Bedeutung. Diese bestehen aus einem negativ geladenen Elektron im Leitungsband und einem positiv geladenen "Loch", also einer Leerstelle im Valenzband, die aufgrund der anziehenden Wechselwirkung ein gebundenes Paar bilden, das man sich analog zum Wasserstoffatom vorstellen kann. Exzitonen entstehen durch die Anregung von Halbleitern mit Licht oder elektrischem Strom und sie können unter Abstrahlung von Licht rekombinieren, d.h. das Elektron fällt in das "Loch" zurück.

Diesen Mechanismus macht man sich z.B. bei der Leuchtdioden-Technologie zunutze. Nun gibt es aber bestimmte Halbleiter-Materialien, bei denen die Exzitonen nicht unter Abstrahlung von Licht rekombinieren können, wodurch diese sogenannten "optisch-dunklen" Exzitonen eine besonders lange Lebensdauer haben. Dies macht sie zu potentiellen Kandidaten für die Bose-Einstein-Kondensation von Exzitonen, dem Übergang in einen makroskopischen Quantenzustand der bei Atomen bereits beobachtet wurde bei Exzitonen allerdings noch nicht. Gerade weil die Exzitonen "optisch dunkel" sind, lassen sie sich aber experimentell nicht mit sichtbarem Licht untersuchen. Für Licht aus dem Terahertz-Bereich gilt diese Einschränkung jedoch nicht.

Forschern der Universität Konstanz in der Arbeitsgruppe von Rubert Hupert und der Freien Universität Berlin in der Arbeitsgruppe von Martin Wolf ist es nun in einem Experiment gelungen, optisch-dunkle Exzitonen in Kupferoxidul-Halbleitern mit Terahertz Strahlung gezielt zu manipulieren. Das Experiment konnte von den Marburger Physikern Professor Stephan W. Koch, Professor Mackillo Kira und Dr. Johannes Steiner theoretisch modelliert werden, wobei sich zeigte, dass die im Experiment verwendeten starken Terahertz-Impulse interne Übergänge zwischen den unterschiedlichen Energieniveaus der Exzitonen bewirken.

Die Ergebnisse wurden in dem Artikel "Terahertz Coherent Control of Optically Dark Paraexcitons in (Kohärente Terahertz-Kontrolle von optisch dunklen Para-Exzitonen in der Fachzeitschrift Physical Review Letters [Phys. Rev. Lett. 101, 246401 (2008)] veröffentlicht. Die Arbeit gibt Aufschluss über die interne Struktur der Exzitonen und zeigt neue Möglichkeiten auf, wie sich ein gewünschter Quantenzustand mit Terahertz-Licht gezielt herbeiführen lässt. Insbesondere zeigt sich, dass Terahertz-Licht auch auf einer mikroskopischen Ebene Strukturen aufdeckt, die bei herkömmlichen Untersuchungsmethoden verborgen bleiben.

Dr. Viola Düwert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Sterngeburt in den Winden supermassereicher Schwarzer Löcher
28.03.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit

Antibiotikaresistenz zeigt sich durch Leuchten

28.03.2017 | Biowissenschaften Chemie