Studium der Phononendynamik mit Pump-Probe-Experimenten im Röntgenbereich

Abstract

Gegenstand dieser Arbeit war es, die strukturelle Dynamik von Halbleitersystemen mit Hilfe von zeitaufgelöster Röntgenbeugung zu untersuchen. Von besonderem Interesse waren hierbei isotopenangereicherte Mehrfachschichtsysteme.<br /><br /><br /><br />Zu diesem Zweck wurde an der Synchrotronquelle ANKA ein Aufbau verwirklicht und genutzt, welcher die Anregung durch einen Femtosekunden-Laserimpuls und die zeitversetzte Abfrage durch einen Röntgenpuls gestattet. Letztere können durch Nutzung des speziellen "Low-Alpha-Modus" des Synchrotrons sehr kurz sein. Der Aufbau und der zugehörige Synchronisierungsmechanismus wurden optimiert, um Störeinflüsse zu beseitigen und die Signalqualität zu erhöhen. Hierdurch konnten laserinduzierte Dehnungsimpulse nachgewiesen werden.<br /><br /><br /><br />Zusätzlich wurden mit Hilfe des rein laserbasierten ASOPS-Systems (ASynchronous OPtical Sampling, asynchrones optisches Abtasten) Messungen an den Mehrfachschichtsystemen durchgeführt, welche Signaturen der Ausbildung einer sogenannten Mini-Brillouinzone zeigten.<br /><br /><br /><br />Die unter anderem hieraus folgende Modifikation der Wärmeleitfähigkeit wurde am Messplatz ID09B der Synchrotronstrahlungsquelle ESRF untersucht. Hierzu wurde auf die zu untersuchenden Systeme eine dünne Goldschicht aufgebracht, welche durch einen Laserimpuls erhitzt wurde. Der Wärmeabfluss konnte nun zeitaufgelöst durch Röntgenbeugung beobachtet werden. Durch Vergleich mit Referenzproben konnte eine Absenkung der Wärmeleitfähigkeit um 50% nachgewiesen werden.