Dynamik von Exzitonen in elektrostatisch definierten Potentiallandschaften
b'In der vorliegenden Doktorarbeit wurden systematisch Methoden zur Manipulation der Dynamik von Exzitonen in Halbleiterstrukturen experimentell studiert. Als Substrat diente eine Al0,3Ga0,7As/GaAs-Heterostruktur mit zwei gekoppelten GaAs-Quantent\\xf6pfen. In diesen Systemen k\\xf6nnen mittels optischer Anregung r\\xe4umlich indirekte Exzitonen erzeugt werden, die bei experimentell gut zug\\xe4nglichen Temperaturen von 4 Kelvin lange Lebensdauern von \\xfcber 10 Mikrosekunden aufweisen. \\n\\nMittels geeigneter Gatterstrukturen auf den Probenoberfl\\xe4chen konnten ma\\xdfgeschneiderte laterale Potentiallandschaften f\\xfcr Exzitonen in der Ebene der Quantent\\xf6pfe erzeugt und elektrisch abgestimmt werden. In zeitlich variierenden, wellblechf\\xf6rmigen Potentiallandschaften wurden oszillatorische Driftbewegungen \\xfcber Entfernungen von 4 Mikrometern induziert. Statische Gradientenpotentiale f\\xfcr Exzitonen mit elektrisch manipulierbarer Steigung erm\\xf6glichten die Erzeugung und Beobachtung exzitonischer Driftbewegungen \\xfcber makroskopische Entfernungen von \\xfcber 100 Mikrometern. Flugzeitmessungen in derartigen Gradientenpotentialen ergaben bei einer Temperatur von 3,7 K exzitonische Driftgeschwindigkeiten von bis zu 2000 m/s. Die exzitonische Mobilit\\xe4t in den Proben wurde als Funktion der Temperatur experimentell bestimmt. F\\xfcr Temperaturen T unter 10 K wurde eine au\\xdferordentlich hohe Mobilit\\xe4t von 10000 cm2/eVs bzw. eine Sto\\xdfzeit von 15 ps gemessen, die einer Diffusionskonstante von 30 cm2/s entspricht. Oberhalb einer Temperatur T von 10 K wurde eine zu T^(\\u22126) proportionale Abnahme der Mobilit\\xe4t beobachtet.\\n\\nEin weiterer Schwerpunkt der Arbeit bestand in der Definition elektrostatischer Fallen f\\xfcr Exzitonen, die dazu genutzt werden k\\xf6nnen, Bose-Einstein-Kondensation von Exzitonen nachzuweisen. Es wurden linienf\\xf6rmige Fallen realisiert, die im Randbereich lateral mikrostrukturierter SiO2-Schichten auf Halbleiteroberfl\\xe4chen entstehen. Energieaufl\\xf6sende Photolumineszenz-Messungen haben ergeben, da\\xdf die Fallen in transversaler Richtung mittels harmonischer Einschlu\\xdfpotentiale beschrieben werden k\\xf6nnen. Es wurden Federkonstanten von bis zu 11 keV/cm2, entsprechend einer Quantisierungsenergie von bis zu 5,5 \\u03bceV, experimentell beobachtet. Beide Werte \\xfcbertreffen bisherige Resultate um einen Faktor von 200. Die transversale Ausdehnung und die energetische Tiefe der Fallen liegen im Bereich von etwa 10 Mikrometern bzw. 0,8 Mikroelektronenvolt. Innerhalb der Fallen findet longitudinaler exzitonischer Transport \\xfcber makroskopische Entfernungen bis in den Millimeterbereich statt. Die Fallen, deren Potentialminima stets etwa 6 Mikrometer au\\xdferhalb der Begrenzung der SiO2-Bereiche verlaufen, k\\xf6nnen bez\\xfcglich ihrer exzitonischen Speicherwirkung elektrisch geschaltet werden. Die Ursache der Entstehung der Fallen sowie deren elektrisches Schaltverhalten wurden anhand eines elektrostatischen Modells erkl\\xe4rt.'