Abstract:
Resonante inelastische Lichtstreuung ist eine ideale Methode zur Untersuchung von elektronischen Anregungen in Halbleitern. Nach ausführlichen Untersuchungen zum Resonanzverhalten von kollektiven und Einteilchen- Anregungen in homogen dotiertem GaAs gelang im Rahmen dieser Arbeit erstmalig die Beobachtung elektronischer Ramanstreuung von einem quasi-zweidimensionalen Elektronengas in GaAs/n-AlxGa1-xAs-Heterostrukturen. Die experimentell einfache Unterscheidungsmöglichkeit von verschiedenen Inter- und Intra-Subbandanregungen ermöglichte die Untersuchung einer Vielzahl elektronischer Eigenschaften in zweidimensionalen Ladungsträgersystemen. Insbesondere der Unterschied zwischen Einteilchenintersubbandanregungen und entsprechenden kollektiven Anregungen erlaubte die direkte Bestimmung von Depolarisationsverschiebung und Coulomb-Matrixelementen. In polaren Halbleitern wie GaAs und InP koppeln die kollektiven elektronischen Anregungen mit den LO-Phonon-Moden. Dies führt zu einer Aufspaltung der beobachteten Linien. Voraussetzung für diese Untersuchungen ist die starke Erhöhung des Streuquerschnitts der Anregungen unter Resonanzbedingung. Diese Bedingung (Laserenergie ungefähr gleich zur Energielücke des Halbleiters) konnte bisher für folgende Halbleitersysteme erfüllt werden: Einfach-Heterostrukturen (GaAs/n-AlxGa1-xAs, GaAs/Ge), Legierungsvielschichtstrukturen (GaAs/AlxGa1-xAs), Dotierungsvielschichtstrukturen (n-GaAs/p-GaAs), MIS-Strukturen (n-InP, n-InAs) und p-Kanal-Si-MOS-Strukturen. Dabei gelang es in fast allen Beispielen, sowohl Einteilchen- wie auch kollektive Intersubbandanregungen und die Wechselwirkung mit optischen Phononen zu studieren. Als besonders aufschlussreich erwiesen sich die periodischen Dotierungsvielschichtstrukturen, da es durch Variation der optischen Anregungsintensität gelungen ist, den Übergang von quasi-zweidimensionalem zu quasi-dreidimensionalem Verhalten zu verfolgen.