Anschlussprojekte | Sonderprojekte

Förderbeginn 01.07.2007

Spin Dynamik von Exzitonen in Mikrostrukturierten Elektrostatischen Fallen in GaAs Heterostrukturen

Prof. Dr. Alexander W. Holleitner
Ludwig-Maximilians-Universität München
Fakultät für Physik - Nanophysics Group

Prof. Dr. David Awschalom
University of California, Santa Barbara
Department of Physics


In dem Projekt wird die Spindynamik von Exzitonen in niederdimensionalen elektrostatischen Fallen untersucht. Halbleiter-Nanostrukturen sind wesentlicher Bestandteil einer zukünftigen Spintronik-Technologie. Bei dieser wird der elektronische Spinfreiheitsgrad in Halbleiter-Bauelementen dazu verwendet, um die Funktionalität von herkömmlichen elektronischen Schaltkreisen zu erweitern. In dem Projekt soll die Spindynamik von Exzitonen in Gallium/Arsenid-Heterostrukturen in niederen Dimensionen untersucht werden. Dies wird durch die komplementären Techniken der zwei beteiligten Forschergruppen ermöglicht. In der Gruppe von A.W. Holleitner in München werden die elektrostatischen Fallen mittels Nanolithographie strukturiert und mit Hilfe der Photolumineszenz-Messtechnik charakterisiert. In der Gruppe von D.D. Awschalom in Santa Barbara sollen die Fallen mittels der zeitaufgelösten Faraday Spektroskopie mit einer beugungsbegrenzten räumlichen Auflösung vermessen werden.

Abschlussbericht
Im September und Oktober 2007 verbrachten Xaver Vögele und Alexander Holleitner einen Forschungsauftenhalt in dem Labor von David Awschalom an der University of California, Santa Barbara (UCSB). Im Rahmen dieses Aufenthalts gelang es die Grundlangen und das Verständnis der Spindynamik exzitonischer Anregungen in Halbleiter-Nanostrukturen an die Nachwuchsgruppe von Alexander Holleitner in München zu transferieren. In Kooperation mit der Gruppe von Prof. Jörg Kotthaus an der LMU in München gelang es final die Spindynamik indirekter Exzitonen in GaAs/AlGaAs Doppel- Quantentrögen experimentell nachzuweisen. Die Ergebnisse wurden im Jahr 2010 veröffentlicht [1]. Zusammenfassend ergaben die Experimente, dass die Photolumineszenz indirekter Exzitonen einen sehr großen zirkularen Polarisation-Grad (> 50%) aufweisen kann. So ist die Polarisation der indirekten Exzitonen über einen Zeitraum länger als mehrere zehn Nanosekunden nachweisbar. Die entsprechende Spin-Relaxationzeit übersteigt damit die radiative Lebensdauer der indirekten Exzitonen. Auf den oben angeführten Studien aufbauend, konnte Herr Holleitner einen Einzelantrag im Schwerpunkts-Programm der DFG über "Halbleiter-Spintronik" einwerben (DFG-Kürzel: HO 3324/4-2).

[1] "Long exciton spin relaxation in coupled quantum wells", K. Kowalik-Seidl, X. P. Vögele, B. N. Rimpfl, S. Manus, J. P. Kotthaus, D. Schuh, W. Wegscheider, and A. W. Holleitner, Applied Physics Letters 97, 011104 (2010).