Electronic Raman Spectroscopy on Semiconductor Quantum Dots (PDF)

In dieser Arbeit präsentieren wir Raman- und Photolumineszenz-Experimente an niedrigdimensionalen Elektronensystemen basierend auf den III-V- Verbindungshalbleitern GaAs, AlAs und InAs. Wir zeigen eine detaillierte Analyse elektronischer Raman-Messungen an einem Ensemble von selbstorganisiert gewachsenen InAs-Quantenpunkten auf GaAs, die resonant am E0+Δ-Gap angeregt wurden. Ebenso untersuchen wir ein hoch asymmetrisches Doppelquantumwell-System, das durch das Backgate und die so genannte Wetting Layer in unseren Proben entsteht, mittels resonanter Raman-Streuung. Neben den Einteilchen-, Ladungs- und Spindichteanregungen aus einzelnen Quantum Wells konnten wir auch Ramansignale beobachten, die durch eine schwache Kopplung der beiden Systeme erklärt werden können. Ein Vergleich zwischen den gemessenen Einteilchenanregungen und selbstkonsistenten Berechnungen der Schrödinger- und Poisson-Gleichungen zeigt eine gute Übereinstimmung. Weiterhin führten wir Kapazitäts- und Photolumineszenz- Spektroskopie an einer Probe mit zwei Lagen von Quantenpunkten durch. Ferner zeigen wir Ergebnisse von Photolumineszenz-Anregungs-Spektroskopie am E0 + Δ -Gap von InAs/GaAs-Quantenpunkten um die Möglichkeiten und Grenzen der Methode, angewandt auf ein großes Ensemble, aufzuzeigen.
Raman- und Photolumineszenz-Spektrokopie, resonant angeregt am E0-Gap, wurden durchgeführt an Proben, die auf herkömmliche Art auf AlAs oder GaAs, bzw. mit der In-Flush-Technik auf GaAs gewachsen wurden. Makroskopische Ensemble-Messungen an den InAs/AlAs-Quantenpunkten zeigten keine eindeutigen elektronischen Raman-Signale, enthielten aber schmale Anregungen, die im Nachhinein als Photolumineszenz-Signale weniger Quantenpunkte gedeutet werden könnten sowie Anregungen, die mit halber Laserenergie auf absoluter und relativer Energieskala schieben. Messungen an den InAs/GaAs-System werden gezeigt, die von makroskopischen Ensemble- Messungen bis zu Messungen an einzelnen Quantenpunkten reichen. Wir untersuchen das Resonanz-Verhalten der Quantenpunkte und etablieren Methoden um zwischen Einzelpunkt-Raman- und Photolumineszenzsignalen zu unterscheiden.