@phdthesis{Babocsi2005,
  author    = {Babocsi, Krisztina},
  title     = {Characterization of II-VI semiconductor nanostructures by low wavenumber raman- and four-wave-mixing spectroscopy},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12551},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Es ist bekannt, dass r{\"a}umlich eingeschr{\"a}nkte Ladungstr{\"a}ger in niederdimensionalen Halbleitern zur Verst{\"a}rkung optischer und elektronischer Eigenschaften solcher Nanostrukturen beitragen. Die Physik des "Quantum Confinements" ist trotz umfangreicher Nachforschungen noch immer nicht v{\"o}llig verstanden. Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine qualitative Studie quasi-nulldimensionaler II-VI Halbleiter Nanostrukturen. Es wurden handels{\"u}bliche und w{\"a}rmebehandelte CdSxSe1-x Quantenpunkte (QDs) mittels linearer und nicht-linearer Spektroskopie untersucht. Im Rahmen nicht-resonanter Raman Spektroskopie wurden Schl{\"u}sseleigenschaften der QDs, wie z.B. der Durchmesser und die Gr{\"o}ßenverteilung, bestimmt. Die Anordnung der Energieniveaus in einer atom-{\"a}hnlichen Struktur hat die Verst{\"a}rkung der Intensit{\"a}t akustischer Phononen zur Folge, welche im Bulk nicht nachgewiesen werden k{\"o}nnen. In Nanokristallen sind nur zwei Sorten akustischer Vibrationen Raman-aktiv: Die kugelsymmetrischen (l = 0) und die quadrupolaren (l=2) Vibrationen, die durch linear polarisierte Laserpulse selektiv angeregt werden k{\"o}nnen. Die Gr{\"o}ße der QDs wurde durch Ber{\"u}cksichtigen der Abh{\"a}ngigkeit der Vibrationsfrequenz akustischer Phononen von dem Durchmesser des Nanokristalls berechnet. Die Gr{\"o}ßenverteilung der QDs ist aus dem normalisierten FWHM ("full width at half maximum") der symmetrischen Vibration bestimmt worden. Die Relaxationsprozesse in Quantenpunkten finden auf einer Pikosekundenskala statt, zu deren Untersuchung ultraschnelle Spektroskopiemethoden mit Laserpulsen im Femtosekundenbereich notwendig sind. Es wurden in einer Glasmatrix eingebettete CdS0.6Se0.4 QDs von 9.1 nm Durchmesser mittels Fs-VWM- und Fs-PPT-Spektroskopie untersucht. In beiden F{\"a}llen wurden zirkular polarisierte Fs-Laserpulse eingesetzt. Es ist gezeigt worden, dass die Auswahlregeln f{\"u}r die Polarisation sehr stark von der Symmetrie der Nanokristalle abh{\"a}ngig sind. Es ist gezeigt worden, dass die angeregten Nanokristalle der Symmetriegruppe C2v oder niedriger angeh{\"o}ren und der Nachweis einer hexagonalen Struktur der Nanokristalle wurde erbracht. Die G{\"u}ltigkeit des Vier-Niveau-Modells wurde ebenfalls nachgewiesen. Dieses Modell enth{\"a}lt einen Grundzustand, zwei Exzitonzust{\"a}nde und einen Biexzitonenzustand. Das Entstehen der VWM- und PPT-Signale in verbotenen Polarisationsgeometrien wurde durch das Auftreten starker Coulomb-Wechselwirkung zwischen Exzitonen, die sich in demselben QD befinden, und durch die niedrige Symmetrie der QDs erkl{\"a}rt. Aufgrund der quadratischen Abh{\"a}ngigkeit der Intensit{\"a}ten der VWM-Signale von der Intensit{\"a}t der PPT-Signale, konnten die Ergebnisse der VWM-Messungen durch PPT-Untersuchungen gepr{\"u}ft werden. Die Effizienz der Methode der zirkular polarisierten Fs-VWM-Spektroskopie wurde bei der Untersuchung von in einer Glasmatrix eingebetteten w{\"a}rmebehandelten CdSe Quantenpunkten noch einmal best{\"a}tigt. Die Aufmerksamkeit auf Nicht-Phonon-Relaxationsmechanismen des Grund- und angeregten Zustands des Exzitons gerichtet. Außerdem konnte die Abh{\"a}ngigkeit der Kristallasymmetrie von der Nanopartikelgr{\"o}ße und von den Wachstumsbedingungen abgesch{\"a}tzt werden. Es zeigte sich, dass qualitativ hochwertige Quantenpunkte am effizientesten durch lange Wachstumszeiten bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden k{\"o}nnen. Dabei haben die Nanokristalle gen{\"u}gend Zeit f{\"u}r „Nukleation" und nehmen eine symmetrischere Form an. Außerdem ist es nachgewiesen worden, dass die Exzitonrelaxation sehr stark von den Coulomb-Wechselwirkungen zwischen den Ladungstr{\"a}gern abh{\"a}ngt. Die Relaxationsprozesse der Exzitonen werden sowohl durch die Auger Selbstionisation, als auch durch den anschließenden Einfang der Ladungstr{\"a}ger in tiefen Fallen (an der Quantenpunktoberfl{\"a}che und/oder in der dielektrischen Matrix) deutlich verlangsamt. Dadurch wird die Lebensdauer der Exzitonen deutlich verk{\"u}rzt und liegt im Pikosekundenbereich. Die Relaxation der Exzitonen von h{\"o}heren Energieniveaus in den Grundzustand erfolgt auch auf zwei Wegen: Am Anfang des Relaxationsprozesses (t31 ~ 200 fs) ist Auger-Thermalisierung der Ladungstr{\"a}ger f{\"u}r die Relaxation des Elektrons von seinem angeregten 1pe Zustand auf sein niedrigeres 1se Energieniveau verantwortlich. W{\"a}renddessen erfolgt die Relaxation des Lochs sehr schnell {\"u}ber sein dichtes Spektrum von Valenzbandzust{\"a}nden. Diesem Prozess folgt unmittelbar der Einfang der Ladungstr{\"a}ger in tiefen Fallen, die sich an der Nanokristall-Glasmatrix-Grenzfl{\"a}che befinden. Diese Fallen sind eine direkte Konsequenz der Asymmetrie des Nanokristalls: je zahlreicher und je tiefer die Fallen, desto h{\"o}her ist die Asymmetrie des Kristalls. Im Rahmen dieser Arbeit ist eine komplette Charakterisierung der in einer Glas- matrix eingebetteten CdSSe-Quantenpunkte gelungen. Die wichtigsten Eigenschaften, wie z.B. die Gr{\"o}ße und die Gr{\"o}ßenverteilung der Quantenpunkte, sind durch polarisierte Raman-Messungen bestimmt worden. Um ein komplettes Bild {\"u}ber die Nanokristalle zu bekommen, sind weitere nicht-lineare Spektroskopiemethoden eingesetzt worden. Polarisierte VWM Spektroskopie wurde zur Untersuchung verschiedener Quantenpunktensembles erfolgreich eingesetzt und daraus sind wertvolle Informationen {\"u}ber die Symmetrie der Nanokristalle gewonnen worden. Weiterhin sind die Exzitonrelaxationsmechanismen beschrieben worden, die die Verst{\"a}rkung der optischen nicht-linearen Eigenschaften und starke Coulomb-Wechselwirkungen zwischen Exzitonen erkl{\"a}ren. Durch die Untersuchung der Auswirkung verschiedener Wachstumsbedingungen auf die Symmetrie der QDs stellt diese Arbeit einen erg{\"a}nzenden Beitrag zu Herstellungsverfahren qualitativ hochwertiger Quantenpunkte dar.},
  subject      = {Zwei-Sechs-Halbleiter},
  language  = {en}
}