Lichtemission von Intrabandübergängen in Si/SiGe-Heterostrukturen

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In diesem Forschungsvorhaben sollen strahlende und nichtstrahlende Intra- und Interbandübergänge in Si/SiGe(C)-Nanostrukturen spektroskopisch untersucht werden. Absorptions- und Emissionsmessungen im mittleren infraroten Spektralbereich (MIR) an Subbandzuständen in Schicht- und Inselsystemen sollen das grundlegende Verständnis schaffen für neuartige Detektorstrukturen und eventuell sehr effiziente, unipolare Laserstrukturen nach dem Quantenkaskadenprinzip oder verwandten Konzepten. Relaxation, thermischer Emission und Tunneln von Lochzuständen in diesen Strukturen kommt hierbei eine ebenso wichtige Rolle zu wie den optisch aktiven Übergängen. Als gut kontrollierte Modellsysteme dienen homogene Si/SiGeSchichtsysteme. Große Einflüsse werden von SiGe(C)-Inselstrukturen auf das Relaxationsverhalten und die optische Effizienz, die Polarisationsauswahlregeln und den zugänglichen Spektralbereich (2 - 15 µm) der Intravalenzbandübergänge erwartet. Es werden selbstorganisierte und selbstordnende Prozesse der Inselbildung auf Si-Substraten (Stranski-Krastanow-Wachstum) eingesetzt, um optisch aktive Nanostrukturen zu realisieren. Damit können ohne jegliche Strukturierungsverfahren Inselsysteme mit Flächendichten bis etwa 1011 cm -2 und mit Bandkantensprüngen bis etwa 0.6 eV hergestellt werden.