Bloch-Oszillationen und ihre Kopplung an optische Phononen

Abstract

Mithilfe der zeitaufgelösten optischen Spektroskopie mit Femtosekunden-Laserpulsen lässt sich die Echtzeit-Dynamik von Elektronen und Phononen und deren Wechselwirkung in Halbleitern untersuchen. Ein fundamentales Problem der Festkörperphysik ist die Oszillation eines Elektrons im periodischen Potential eines Festkörpers unter dem Einfluss eines statischen elektrischen Feldes. Zwar haben Bloch und Zener diese sog. Bloch-Oszillation schon in frühen Arbeiten vorhergesagt. Doch erst Anfang der 90er Jahre gelang es, künstliche Kristallgitter herzustellen - sog. Halbleiter-Übergitter -, in denen sich Bloch-Oszillationen mit sub-Pikosekunden Zeitauflösung tatsächlich auch beobachten ließen. Vor kurzem konnten wir mit einem Halbleiter-Übergitter die Wechselwirkung der oszillierenden Elektronen mit optischen Phononen unter resonanten Bedingungen untersuchen. Die Experimente gaben Aufschluss über einen neuen Mechanismus zur Anregung kohärenter optischer Phononen.