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-
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
