In dieser Arbeit werden magneto - optische Untersuchungen mittels Photolumineszenz und direkter Absorption an zweidimensionalen Elektronensystemen vorgestellt.
Die Messungen erfolgen in Transmissionsgeometrie. In einem eigens entwickelten Präparationsprozeß werden die Proben hierfür optisch gedünnt. Externe Gates erlauben, die Ladungsträgerdichte durchzustimmen. Mittels eines Glasfaser - Aufbaus werden die Experimente in einem 3He/4He - Mischkryostaten bei Temperaturen bis hinab zu T=100 mK und Magnetfeldern bis B=16 T durchgeführt. Für diese Experimente wird ein speziell entwickelter Probenhalter vorgestellt. Dieser erlaubt eine Zirkularpolarisation des Lichts in der Mischkammer des Kryostaten und ein Verkippen der Probe gegenüber dem äußeren Magnetfeld.
Durch Verringerung der Ladungsträgerdichte in den Bereich von ~ 1010 cm-2 wird der übergang vom 2DEG zum System negativ geladener Exzitonen erreicht. Ohne äußeres Magnetfeld können klar neutrale - und Singulett - Exzitonen identifiziert werden. Unter Einfluß höherer Magnetfelder bilden sich darüber hinaus Triplett - Zustände. Durch Variation des Magnetfeldes und der Ladungsträgerdichte wird dieses Regime im fraktionalen Quanten - Hall - Bereich systematisch untersucht. Die Ergebnisse der Magneto - Lumineszenz werden durch Absorptions - Messungen ergänzt. Letztere erlauben die Bestimmung der Oszillatorstärke der einzelnen Anregungen. Dies ermöglicht die eindeutige Identifizierung des sogenannten Dark - Triplett - Exzitons.
Die Variation der Gatespannung zeigt einen interessanten Einfluß auf die Zeemanaufspaltung der Triplett - Exzitonen. Insbesondere läßt sich das Vorzeichen dieser Aufspaltung gezielt umkehren.
Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der Untersuchung von Vielteilcheneffekten innerhalb des Elektronensystems im integralen Quanten - Hall - Bereich. Neben der Anregung von Spinwellen werden Auger artige Anregungen beobachtet. Transmissionsexperimente um den Füllfaktor v=1 herum erlauben den Nachweis skyrmionischer Exzitonen.
This thesis presents magneto - optical investigations of two - dimensional electron systems by photoluminescence and direct absorption in the integer and the fractional quantum - Hall regime at very low temperatures.
The samples are optically thinned by specially developed preparation process. The electron density is tunable by an external gate. The experiments are performed via a glass - fiber setup in a 3He/4He - dilution cryostat at temperatures down to T=100 mK and at magnetic fields up to B=16 T. A specific sample holder for optical measurements has been developed. This holder allows one to create circularly polarised light inside the mixing chamber of the cryostat and to tilt the sample with respect to the axis of the external magnetic field.
By diluting the carrier density to the range ~ 1010 cm-2 it is possible to observe the changeover of the 2DEG to the regime of negatively charged excitons.
The only bound states at zero magnetic field are the neutral and the singlet exciton states where the latter has a total electron spin Se=0. At finite magnetic fields triplet states with Se=1 become bound.
The charged excitons have been systematically investigated in the fractional quantum Hall regime by varying the external magnetic field and the electron density. In the vicinity of filling factor v=1/3, a second triplet exciton appears. By comparing PL and direct absorption spectra, this additional triplet exciton can be identified as a " dark" mode.
Furthermore, it is shown that tuning the gate voltage allows to turn the Zeeman splitting of the neutral exciton from positive to negative values.
Another focus are many - body interactions of the electrons. The shakeup of spinwaves and Auger like processes associated with spin reversals are observed around integer filling factors. Near filling factor v=1, skyrmionic excitons can be identified.