In dieser Arbeit präsentieren wir Raman- und Photolumineszenz-Experimente an niedrigdimensionalen Elektronensystemen basierend auf den III-V- Verbindungshalbleitern GaAs, AlAs und InAs. Wir zeigen eine detaillierte Analyse elektronischer Raman-Messungen an einem Ensemble von selbstorganisiert gewachsenen InAs-Quantenpunkten auf GaAs, die resonant am E0+Δ-Gap angeregt wurden. Ebenso untersuchen wir ein hoch asymmetrisches Doppelquantumwell-System, das durch das Backgate und die so genannte Wetting Layer in unseren Proben entsteht, mittels resonanter Raman-Streuung. Neben den Einteilchen-, Ladungs- und Spindichteanregungen aus einzelnen Quantum Wells konnten wir auch Ramansignale beobachten, die durch eine schwache Kopplung der beiden Systeme erklärt werden können. Ein Vergleich zwischen den gemessenen Einteilchenanregungen und selbstkonsistenten Berechnungen der Schrödinger- und Poisson-Gleichungen zeigt eine gute Übereinstimmung. Weiterhin führten wir Kapazitäts- und Photolumineszenz- Spektroskopie an einer Probe mit zwei Lagen von Quantenpunkten durch. Ferner zeigen wir Ergebnisse von Photolumineszenz-Anregungs-Spektroskopie am E0 + Δ -Gap von InAs/GaAs-Quantenpunkten um die Möglichkeiten und Grenzen der Methode, angewandt auf ein großes Ensemble, aufzuzeigen.
Raman- und Photolumineszenz-Spektrokopie, resonant angeregt am E0-Gap, wurden durchgeführt an Proben, die auf herkömmliche Art auf AlAs oder GaAs, bzw. mit der In-Flush-Technik auf GaAs gewachsen wurden. Makroskopische Ensemble-Messungen an den InAs/AlAs-Quantenpunkten zeigten keine eindeutigen elektronischen Raman-Signale, enthielten aber schmale Anregungen, die im Nachhinein als Photolumineszenz-Signale weniger Quantenpunkte gedeutet werden könnten sowie Anregungen, die mit halber Laserenergie auf absoluter und relativer Energieskala schieben. Messungen an den InAs/GaAs-System werden gezeigt, die von makroskopischen Ensemble- Messungen bis zu Messungen an einzelnen Quantenpunkten reichen. Wir untersuchen das Resonanz-Verhalten der Quantenpunkte und etablieren Methoden um zwischen Einzelpunkt-Raman- und Photolumineszenzsignalen zu unterscheiden.
We present Raman and photoluminescence experiments on low-dimensional electron systems based on the compound III-V semiconductors GaAs, AlAs and InAs. A detailed analysis of electronic Raman spectra measured on an ensemble of self-assembled InAs quantum dots on GaAs, excited resonantly at the E0+Δ gap is shown. The highly asymmetric double quantum well system consisting of the backgate and the wetting layer is also studied by resonant Raman spectroscopy. Apart from the single-well single-particle, charge and spin density excitations the measurements show electronic Raman signals that can be explained by a weak tunnel coupling between the two quantum wells. A comparison of the single particle excitations to the results of self-consistent calculations of the Schrödinger and Poisson equations of the system shows a good agreement. Capacitance and photoluminescence spectroscopy was performed on samples with two close layers of self-assembled InAs quantum dots on GaAs. We further present results of photoluminescence excitation (PLE) spectroscopy on InAs/GaAs quantum dots measured at the E0+Δ gap illustrating the possibilities and limitations of the PLE method when applied on a large ensemble.
Raman and photoluminescence spectroscopy was performed exciting resonantly at the E0 gap transitions on InAs dots grown on AlAs, grown on GaAs and grown on GaAs with the so-called In-Flush technique. Macroscopic ensemble measurements on the InAs/AlAs dots did not exhibit any distinguishable electronic Raman signals but featured what in retrospective may be assumed to be photoluminescence peaks of few resonantly excited quantum dots as well as excitations that shift with half the laser energy, for which a physical model is proposed. Measurements on the InAs/GaAs systems are shown ranging from macroscopic ensemble measurements to measurements on single quantum dots. We examine the resonance behavior of the dots and establish and apply methods to distinguish between single dot Raman and single dot photoluminescence signals.