Modellierung neuartiger Quantenkaskadenlaser und verwandter Bauelemente für die Terahertz-, Infrarot- und Nachrichtentechnik

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Im Rahmen dieses Projektes sollen effiziente und zuverlässige Simulationswerkzeuge für Quantenkaskaden-Bauelemente entwickelt und für die Untersuchung und Optimierung von neuartigen experimentellen Designs sowie den Entwurf innovativer Strukturen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen optoelektronischen Bauelementen finden die Übergänge hier zwischen quantisierten Energieniveaus innerhalb des Leitungs- bzw. Valenzbandes statt, welche auf die jeweilige Anwendung maßgeschneidert werden können. Die einzigartigen Eigenschaften dieser Strukturen können für eine Vielzahl von optoelektronischen Anwendungen nutzbar gemacht werden. In diesem Projekt soll das stationäre und dynamische Verhalten von Designs untersucht werden, welche auf Übergängen im Leitungs- bzw. Valenzband basieren. Unser Hauptaugenmerk liegt auf Quantenkaskadenlasern für die Erzeugung von Terahertz-Strahlung und für zukünftige Anwendungen in der optischen Nachrichtentechnik. Weiterhin sollen oberflächenemittierende und breitbandige Strukturen sowie Quantenkaskaden- Modulatoren und ¿Detektoren berücksichtigt werden. Die Modellierung des Ladungsträgertransports in den Bauelementen wird durch selbstkonsistente Monte- Carlo-Simulation erfolgen. Besondere Aufmerksamkeit werden wir der Simulation des gekoppelten Ladungsträger-Photon-Systems unter Berücksichtigung des Resonatorfeldes widmen.