Polaronen in Halbleiter-Quantenpunkten und deren Einfluss auf Ladungsträger-Streuung und optische Eigenschaften
Final Report Abstract
Im Rahmen einer quantenkinetischen Beschreibung der Wechselwirkung von Ladungsträgern in Halbleiter-Quantenpunkten mit LO-Phononen wurde die Efizienz der entsprechenden Streu- und Dephasierungsprozesse untersucht. Für selbstorganisierte Systeme wurden sowohl in den Quantenpunkten dreidimensional lokalisierten Zustände, wie auch delokalisierte Zustände bei höheren Energien betrachtet. Im Rahmen einer quantenkinetischen Beschreibung durch Nichtgleichgewichts-Greensche Funktionen wurden nichtstörungstheoretische Renormierungen der Quasiteilchen betrachtet, die Polaronen entsprechen. Die Streuprozesse wurden mit kinetischen Gleichungen in einer nicht-Markovschen Formulierung untersucht. Bei der numerischen Auswertung der Theorie wurden neben der Wechselwirkung mit LO- Phononen auch die Coulomb-Wechselwirkung der Ladungsträger sowie entsprechende Streuprozesse berücksichtigt. Neben dem Rückgriff auf einfache Modelle für die Einteilchenzustände in Effektivmassennäherung konnte eine Kombination der Vielteilchenbeschreibung der Wechselwirkungsprozesse mit atomistischen Tight-Binding-Modellen für die elektronischen Zustände entwickelt und angewendet werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Polaronen in Quantenpunkten neben der Coulomb-Wechselwirkung für effziente Streuprozesse der Ladungsträger verantwortlich sind. Bei Raumtemperatur konnte die Einstellung eines thermodynamischen Gleichgewichts auf ps-Zeitskalen analysiert werden. Bei tiefen Temperaturen ergibt unsere Analyse in Übereinstimmung mit entsprechenden experimentellen Untersuchungen eine unvollständige Thermalisierung bevor die angeregten Ladungsträger rekombinieren. Im Rahmen der entwickelten mikroskopischen Modelle wurden optische Eigenschaften von Quantenpunktsystemen als aktives Material in Halbleiter-Lasern berechnet.
Publications
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