Grundlagenuntersuchungen zur Erzeugung und Verstärkung von Terahertz-Wellen in elektrisch gepumpten Halbleiter-Heterostrukturen

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Dieses deutsch-englische Gemeinschaftsprojekt bearbeitet zwei zentrale Grundlagenprobleme, die der Realisierung eines elektrisch gepumpten THz-Lasers ("TASERs"), der Übergänge zwischen Subbandzuständen in GaAs/AlGaAs-Heterostrukturen für die Verstärkung nutzt, entgegenstehen:* Es ist eine Quantenstruktur mit guter Verstärkung und geringer Abschirmung des internen elektrischen Feldes bei Stromfluß zu finden. Folgende Alternativen sollen theoretisch (in Leeds) und experimentell (in Frankfurt) getestet werden:1. Nach theoretischen Vorhersagen könnten Halbleiter-Übergitter niedriger Dotierung ein geeignetes aktives Medium für TASER darstellen. Die Verstärkung von THz-Strahlung in solchen Übergittern soll erstmals gemessen werden.2. Neben Übergittern werden in der Literatur auch asymmetrische Doppelquantentopf- und andere Heterostrukturen als Verstärkermedien diskutiert. Besonders interessant erscheinende Strukturen sollen zunächst (in Leeds) theoretisch analysiert werden und ein besonders interessanter Kandidat ausgewählt werden. Dieser ist dann (in Frankfurt) experimentell auf Elektrolumineszenz und Verstärkung hin zu untersuchen.* Das Problem der Adsorption der THz-Strahlung durch die Dotierung wurde bisher in allen Konzeptstudien von TASERn nicht oder nicht genügend beachtet. Für jedes konkret zu realisierende TASER-System spielen die Verluste durch Freie-LadungsträgerAdsorption eine entscheidende Rolle. So ist es unvermeidbar, auf durchdotierte Susbstrate zu verzichten; die aktiven Schichten dürfen nur über schmale Dotierungsschichten, vorzugsweise dotierte Quantenstrukturen, kontaktiert werden. Die Freie-Ladungsträger-Adsorption in solchen Quantenstrukturen soll mittels THz-Transmissions-Spektroskopie genau bestimmt werden.