04.07.2018

Halbleiter mit unerklärlichem Verhalten

Absorptionslinien können bei Bestrahlung stärker und schmaler werden.

Forscher der Uni Marburg sind beim Experimentieren mit Halb­leitern auf ein abwei­chendes Ver­halten gestoßen, das sich nicht mit den bekannten physi­ka­lischen Mecha­nismen erklären lässt. Das benutzte Halb­leiter­system dient als Modell für tech­nische Anwen­dungen, bei denen ein Elek­tronen­über­gang an Grenz­flächen statt­findet, was für fast alle elek­tro­nischen und optisch-elektro­nischen Geräte zutrifft.

Abb.: Markus Stein bereitet das Experi­ment vor, das die unge­wöhn­lichen Eigen­schaften des ver­wen­deten Halb­leiters zu­tage förderte. (Bild: R. Wegst)

Leuchtdioden und viele andere optoelektronische Bauelemente ent­halten Halb­leiter­quanten­filme, dünne Schichten, die zwischen anderen Materi­alien ein­ge­bettet sind. „Licht­teil­chen können von diesen Nano­schichten absor­biert werden“, erläutert Markus Stein von der Uni Marburg. Dabei gibt es Absorp­tions­linien, also Wellen­längen bei denen die elektro­magne­tische Strahlung besonders gut absor­biert wird. „Es ist seit langem bekannt, dass diese Linien schwächer und breiter werden, wenn man das Halb­leiter­material bestrahlt“, so Stein. Der Nach­wuchs­wissen­schaftler fand nun heraus, dass die Linien unter bestimmten Bedin­gungen auch stärker und schmaler werden können. „Das ist ein für uns völlig uner­war­teter Effekt“, sagt Martin Koch, der die Arbeits­gruppe Halb­leiter­photonik leitet. „Alle Erklä­rungs­ver­suche auf der Grund­lage bekannter physi­ka­lischer Mecha­nismen ver­sagen.“

Für seine Experimente verwendete Stein Material, das die Arbeits­gruppe Halb­leiter­epi­taxie her­stellt hat. Die Proben ent­halten Quanten­filme, die Stein mit einem kurzen Laser­puls anregte, der nach etwa einer Nano­sekunde zu einer ver­stärkten Absorp­tion führte.

Die untersuchten Halbleiter taugen als Muster für Material­systeme, bei denen eine räum­liche Ladungs­über­tragung statt­findet, was zum Beispiel für das Funkt­io­nieren von Solar­zellen uner­läss­lich ist. Daher ver­mutet Koch, dass die Fach­welt das neue Phänomen zum Anlass nimmt, um weitere Experi­mente durch­zu­führen und die Befunde theo­re­tisch zu erklären. Tech­nische Anwen­dungen sind nicht aus­zu­schließen, liegen aber einst­weilen noch in ferner Zukunft.

PUM / RK

Sonderhefte

Physics' Best und Best of
Sonderausgaben

Physics' Best und Best of

Die Sonder­ausgaben präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Weiterbildung

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie
TUM INSTITUTE FOR LIFELONG LEARNING

Weiterbildungen im Bereich Quantentechnologie

Vom eintägigen Überblickskurs bis hin zum Deep Dive in die Technologie: für Fach- & Führungskräfte unterschiedlichster Branchen.

Meist gelesen

Themen