Hauptinhalt

Versuch V-WiSe 16 – Zeitaufgelöste Lumineszenz

Für ein tieferes Verständnis der physikalischen Abläufe in Halbleitermaterialien insbesondere der optischen und elektronischen Eigenschaften sind neben den Messungen der "steady state" Eigenschaften (wie z.B. PL bei Anregung mit einer Dauerstrich (engl. continous wave, CW) Quelle, Absorption oder Raman-Spektroskopie) auch zeitaufgelöste Messungen notwendig. Mit Hilfe solcher Messungen können die Zeitskalen von vielfältigen Prozessen bestimmt werden, wie z.B. Exzitonen-Bildungszeit, Dephasierungszeit, Rekombinationszeit, Diffusionszeit etc. Seit der Erfindung von Lasern mit ultrakurzen Pulsen (und/oder elektronischen Pulsen) wurde eine Vielzahl von experimentellen Designs verwirklicht, welche Zugang zu der Dynamik von optischen und elektronischen Eigenschaften bieten. Für die optischen Eigenschaften sind hier zuvordererst neben vielen anderen zeitaufgelöste Lumineszenz (englisch: time-resolved photoluminescense, TRPL), transiente Absorption und Vier-Wellen Mischen genannt; für elektrische Eigenschaften hingegen zeitaufgelöste Photostrom-Messungen, zeitaufgelöste Photoelektronenspektroskopie und viele Weitere. In diesem Versuch soll ihnen anhand der exemplarisch gewählten zeitaufgelösten Lumineszenz die maßgeblichen Prozesse und der experimentelle Zugang zur Dynamik von optischen Prozessen nähergebracht werden. Hierzu werden sie an ausgewählten Halbleiterproben zeitaufgelöste Messungen der Lumineszenz in Abhängigkeit von Pumpleistung und Temperatur durchführen. Durch geeignete Auswertung kann dann auf die Elektron-Phonon Kopplung und die verschiedenen Rekombinationswege geschlossen werden.

 Abb. 1:  Beispielhaftes PL-Bild, welches mit einer Streak Kamera aufgenommen wurde. Das Spektrum und die PL-Transiente der (GaIn)As Quantenfilmstruktur wurden extrahiert und sind unten und rechts gezeigt. Das Bild wurde von (Chernikov, 2011) übernommen

Referenzen:

Chernikov, A. (2011). Time-Resolved Photoluminescence Spectroscopy of Semiconductors for Optical Applications Beyond the Visible Spectral Range. Philipps Universität Marburg.