Spektroskopie

Einer der Schwerpunkte der experimentellen Halbleiterphysik bildet die optische Spektroskopie. Thematisch lassen sich die Aktivitäten in eher angewandte, materialwissenschaftliche Aktivitäten sowie grundlagenorientierte Projekte, wie z.B. zu den Themenbereichen Magnetooptik, Spintronik, Vielteilchenwechselwirkung oder optimale Kontrolle unterteilen.

Die Materialforschung beschäftigt sich mit der Untersuchung optoelektronischer Eigenschaften neuer Materialien hinsichtlich deren Eignung als Lasermaterialien oder Solarzellen. Viele Aktivitäten beschäftigen sich im weitesten Sinne mit der Siliziumphotonik. Hier werden in Marburg zwei komplementäre Ansätze verfolgt: Die Integration von III/V Halbleitern auf Silizium erfordert Gitter- und Bandstrukturdesign, somit werden viele neue Materialien geschaffen, deren physikalische Eigenschaften zu untersuchen sind. Alternativ werden Ge/SiGe-basierte Halbleiterstrukturen untersucht. Dieses voll in die Elektronik und CMOS-Technologie integrierte Material bietet als Vertreter der indirekten Halbleitematerialien eine Vielzahl unerwarteter optischer Eigenschaften.

Für alle diese Themenkomplexe steht eine Vielzahl unterschiedlichster Methoden zur Verfügung:

1. Weißlichtspektroskopie im UV/VIS- bzw VIS/IR-Bereich: Transmission und Reflexion mit der Möglichkeit, die Signale mittels verschiedener elektrischer Felder zu modulieren
   
2. Ramanmikroskopie: gezielte Bestimmung lokaler Vibrationsmoden und Defektmoden neuartiger Legierungshalbleiter
3. Dauerstrichphotolumineszenz im UV/VIS- bzw VIS/NIR-Bereich: Oberflächen- und Facettenemission, Mikrophotolumineszenz als auch absolute Emission sowie Charakterisierung ganzer Wafer
4. CW Verstärkungsspektroskopie: z.B. nach Hakki und Paoli zur Untersuchung neuer Materialien hinsichtlich ihrer Eignung als Lasermedien
5. Elektrolumineszenz in einem konfokalen Mikroskop: Räumlich aufgelöste Charakterisierung von Bauelementen wie z.B. Solarzellen für Konzentratoranwendungen
6. Magnetooptik: verdünnt magnetische Halbleiter bieten durch Anlegen von Magnetfeldern bis zu 7T Einblicke in die magnetische Wechselwirkung
7. Photolumineszenz-Anregungsspektroskopie: Absorptionsartige Messung durch Variation der optischen Anregungsenergie mittels Weißlichtquellen oder durchstimmbarerer Laser
   
8. Zeitaufgelöste Photolumineszenz: Einfluss von Unordnung und Lokalisierung auf die Ladungsträgerdynamik mit ps (Streakkamera) und ns (iCCD) Zeitauflösung
9. Anrege-Abfrage Spektroskopie (transiente Verstärkungsspektroskopie): Ladungsträger- bzw. Verstärkungslebensdauern
10. THz-Spektroskopie: zur Untersuchung von Vielteilcheneffekten wie Vibronen in Polymeren und Phononen, Exzitonen, oder Plasmonen, deren charakteristische Energien in Halbleitern im THz Bereich liegen
11. Optimale Kontrolle: durch Adaptives Pulsformen ist es möglich, verschiedene kohärente Effekte wie z.B. optisch injizierte Ströme zu kontrollieren