Femtosecond studies of high-field transport in semiconductors used for high-speed devices

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Durch ultrabreitbandige Terahertz-Spektroskopie soll die Beschleunigung von Ladungsträgern in Halbleiter unter hohen elektrischen Feldern mit einer Zeitauflösung unterhalb 10 fs direkt gemessen werden. Strukturen basierend auf den Materialsystemen InGaAsP (gitterangepaßt auf InP) und Si/SiGe sollen bei resonanter Anregung untersucht werden. Diese Materialien erlauben die Herstellung von Transistoren mit Grenzfrequenzen bis in den THz-Bereich. Im Si sollen zusätzlich Aussagen zur Femtosekunden-Dynamik der Lawinen-Multiplikation bei extrem hohen elektrischen Feldern (MV / cm) gewonnen und ein Vergleich mit GaAs ausgeführt werden. Die aus den geplanten Studien erhaltenen maximalen Geschwindigkeiten und Driftlängen während des nichtstationären Transportregimes, sowie die typischen Zeitskalen für die Stoßionisation sind von großer Wichtigkeit für eine weitere Optimierung vieler Mikrowellen-Bauelemente und von fundamentalem Interesse für Vergleiche mit theoretischen Modellrechnungen. Darüber hinaus soll erkundet werden, welche Strukturen sich zur Erzeugung spezieller elektrischer Transienten für die feldaufgelöste Femtosekundenspektroskopie im fernen bis mittleren Infrarot eignen. Das Projekt beinhaltet starke Komponenten sowohl der grundlagenorientierten, auch auch der angewandten Forschung. Die aus dieser Verzahnung erwachsenden Synergieeffekte sollen in verschiedenen Richtungen optimal genutzt werden.