Kurzfassung
Der Schwerpunkt dieser Dissertation liegt in der Untersuchung der kollektiven
elektronischen Anregungen von modulationsdotierten GaAs-Punktgittern und
-Antipunktgittern mit Ferninfrarotspektroskopie in Transmission bei
Magnetfeldern zwischen 0T und 14T. Dabei geht es insbesondere um den Vergleich
der beiden Strukturen. Die Gitter mit Perioden zwischen 260nm und 1000nm
werden mittels holographischer Belichtung einer auf die Probe aufgetragenen
Photolackschicht hergestellt. Die Übertragung der Struktur erfolgt mittels
eines RIE-Trockenätzprozesses. Die Strukturen zeigen zwei starke fundamentale
Moden: w- und w+. Während sich die Dispersionen der beiden Moden bei hohem
Magnetfeld angleichen, kann hier gezeigt werden, daß sich die Punktgitter und
die Antipunktgitter bei der w--Mode bezüglich der Reaktion auf
zirkularpolarisierte Strahlung und der Bildung von kompressiblen und
inkompressiblen Zuständen entgegengesetzt verhalten.
Die beiden fundamentalen Moden des Antipunktgitters zeigen die gleiche
zirkulare zyklotronartige Polarisation. Bei dem Punktgitter ist dagegen
bekannt, daß die Polarisationsrichtung der Randmagnetoplasmonmode w-
umgekehrt ist.Im Rahmen dieser Arbeit können erstmalig deutliche Oszillationen
der Frequenz der Randmagnetoplasmonmode sowohl beim Punktgitter als auch beim
Antipunktgitter beobachtet werden. Diese Oszillationen lassen sich durch die
Bildung von kompressiblen und inkompressiblen Streifen an den Rändern der
Punkte bzw. Antipunkte erklären. Es ist dabei entscheidend, eine geeignete
Nichtparabolizität des Einschlußpotentials herzustellen.Bei der Verwendung
von doppellagigen Quantenpunkten und Antipunkten werden optische
(phasengleiche Schwingung der Elektronensysteme) und akustische (gegenphasige
Schwingung der Elektronensysteme) kollektive Magnetoplasmon- und
Randmagnetoplasmonmoden durch eine Asymmetrie der Schichten detektierbar.
Zusätzlich werden bei beiden Ästen auch höhere Moden w +/- i angeregt. Es gelingt
ein reiches Modenspektrum zu detektieren. Durch nichtlokale Effekte werden
außerdem Bernsteinmoden und Kopplung der Moden beobachtet.
Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der
effektiven Masse von SiGe-Heterostrukturen. Mit Ferninfrarotspektroskopie wird
die Zyklotronresonanz dieser Proben untersucht und daraus die effektive
Lochmasse und die Bandnichtparabolizität bestimmt. Zusätzlich zur Hauptmode
wird eine höherenergetische schwächere Resonanz gefunden.
The main part of this thesis is about collective electronic excitations of dot and antidot arrays in GaAs with periods between 260nm and 1000nm. The arrays have been prepared by deep mesa etching of modulation-doped AlxGa1-xAs-GaAs structures. With far infrared spectroscopy in a magnetic field between 0T and 14T two fundamental modes w+ and w- are observed. Though dots and antidots have similar dispersions at high magnetic fields, it could be shown in this thesis that their w--modes have a different circular polarization. Both antidot modes exhibit the same cyclotron resonance type of circular polarization, in agreement with microscopic models. For the first time huge frequency oscillations of the edge magnetoplasmon like mode (w-) were found. At fully occupied Landau levels the frequency has a maximum for the dots and, the reverse behavior, a minimum, for the antidots. This thesis shows that this is caused by the formation of compressible and incompressible stripes at the edges of the dots and antidots. For these observations it was essential to prepare structures with suitable deviations from the parabolic confinement.In double-layered dot and antidot arrays a rich mode spectrum arising from collective optical (in phase) and acoustic (out of phase) oscillations is observed. This observation is possible due to a slight asymmetry between the layers. In addition higher modes are detected in both branches (w +/- i). Single layered structures also show these higher modes. Bernstein modes and anticrossing are seen in some samples. So non-local effects are important. A small part of this thesis deals with the effective mass of SiGe structures. The samples studied were high mobility (about 10000cm2/Vs) two dimensional hole gases in p-type modulation-doped Si1-xGex single quantum well structures grown in vapor phase. The cyclotron resonance was measured with far infrared spectroscopy. A very low effective mass of about 0,16m0 for the main resonance and a strong band non parabolicity was found. In addition a weak high energy resonance could be detected.