Kurzfassung
In dieser Arbeit wurden die elektronischen Anregungen in Quantenpunkten, Doppelquantenfilmen und Doppelquantenpunkten mit Hilfe der resonanten Ramanspektroskopie untersucht.
Polarisationsauswahlregeln ermöglichen bei diesem Verfahren eine Unterscheidung zwischen Ladungsdichte- (CDE), Spindichte- (SDE) und Einteilchenanregungen (SPE). Weitere Informationen können aus dem Resonanzverhalten der Anregungen und mit Hilfe der Paritätsauswahlregel gewonnen werden. Durch Verkippen nanostrukturierter Proben gegenüber dem Lichtstrahl lässt sich ein kontinuierlich variierbarer Wellenvektorübertrag q in das Elektronensystem erzielen.
An beidseitig modulationsdotierten, stark tunnelgekoppelten GaAs-Doppelquantenfilmproben wurden Ramanmessungen in Abhängigkeit von Wellenvektorübertrag, Anregungsenergie,Polarisation und Ladungsträgerdichte sowie unter dem Einfluss eines die Bandstruktur verkippenden elektrischen Feldes durchgeführt. Aufgrund der Tunnelkopplung ist der Grundzustand eines Doppelquantenfilms in einen symmetrischen und einen antisymmetrischen Zustand aufgespalten (ΔSAS-Aufspaltung). Es wurden Proben untersucht, in denen entweder eines oder beide dadurch entstehenden Subbänder besetzt sind. Es wurden CDE und SPE beobachtet. SDE ließen sich nur im Falle eines besetzten Subbandes beobachten. Abhängig von q und von der Symmetrie der Bandstruktur wurden die Plasmonmoden (CDE) des Systems genauer untersucht. Dabei konnten ein Optisches Plasmon (OP) und ein Intersubbandplasmon
(ISP) sowie erstmals in tunnelgekoppelten Systemen ein Akustisches Plasmon (AP), beobachtet werden. Es wurden Hinweise auf ein Antikreuzungsverhalten von OP und ISP unter dem Einfluss einer Bandstrukturverkippung gefunden.
Durch laterale Strukturierung konnten aus diesen Proben Quantendoppelpunktgitter hergestellt werden. An tunnelgekoppelten Quantendoppelpunkten konnten quantisierte Anregungen beobachtet werden. Im Vergleich mit dem entsprechenden Doppelfilmsystem konnten zwei der beobachteten CDE-Moden als quantisiertes ISP und quantisiertes AP erklärt werden.
Weiterhin wurden selbstorganisiert gewachsene InAs-Quantenpunkte untersucht. Diese konnten gezielt mit 1 bis 6 Elektronen beladen werden, wobei sich der Entstehungsprozess kollektiver Ladungsdichte-Effekte direkt beobachten ließ.
In this work the electronic excitations in quantum dots, double quantum wells and double quantum dots have been investigated by means of resonant Raman spectroscopy.
Characteristic polarization selection\--rules make it possible to distinguish between charge-density (CDE), spin-density (SDE) and single-particle excitations (SPE). Further information can be obtained from the excitations' resonance-behavior and utilizing parity selection-rules. A continuously variable wave-vector transfer q into the electron system can be realized by tilting the nanostructured samples with respect to the light beam.
Raman measurements have been carried out with both sided modulation-doped, strongly tunneling-coupled GaAs double quantum wells in dependence on wave-vector transfer, excitation energy, polarization and charge-carrier density as well as under the influence of an electric field which tilts the band structure. Arising from the tunneling-coupling, the ground state of a double quantum well is split into a symmetric and an antisymmetric state (ΔSAS-splitting). Different samples have been investigated in which either one or two of the resulting subbands were populated. CDE and SPE have been observed. SDE could only be observed in the case of one populated subband. The plasmon modes (CDE) have been investigated in more detail, depending on q and on the symmetry of the band-structure. In these measurements, an optical plasmon (OP), an intersubband plasmon (ISP) and - for the first time in a tunneling-coupled system - an acoustic plasmon (AP) could be observed. Under the influence of a band structure tilt, evidence for an anticrossing behavior between OP and ISP was found.
Arrays of double quantum dots could be made from these structures by lateral structuring. At tunneling-coupled double quantum dots, quantized excitations could be observed . In comparison with the correspondig double\--well system, two of the observed CDE modes could be explained as a quantized ISP and as a quantized AP.
Furthermore, self-assembled InAs quantum dots have been investigated. These could be well-defined charged with 1 to 6
electrons, while the formation process of collective charge-density effects could be directly observed.