News-Archiv
2022 | 2021 | 2020 | 2019 | 2018
Halbleiter zum Frühstück - Episode 3
Die beliebte Vortragsreihe "Halbleiter zum Frühstück" kehrt zurück. Vom 28.02. bis zum 11.03.2022 präsentieren wir vom Fachverband Halbleiter jeden Tag zur Frühstückszeit gibt es einen spannenden Vortrag über Halbleiterphysik mit Sprecher*innen aus der ganzen Welt. Die Vorträge sind allgemein verständlich und sollen auch Studierende ansprechen. Die Teilnahme ist ohne Registrierung einfach online über die Links auf der Website möglich.
Neue Publikation schlägt Mangan-dotierte Quantenpunkte als Photonspeicher vor
In den Quantentechnologien ist die Speicherung von Photonen ein wichtiger Baustein. In unserem Paper schlagen wir vor, dafür einen Quantenpunkt zu nutzen, der mit einem Mangan-Atom dotiert ist. Das Photon kann in eine Spin-Anregung des Mangans umgewandelt werden, welche sehr langlebig ist. Nach einer Wartezeit von bis zu einigen Nanosekunden kann das Photon wieder emittiert werden. Mit unserem Protokoll hoffen wir, eine neue Nutzung von Quantenpunkten in der Quantentechnologie zu stimulieren.
Das Paper ist in Zusammenarbeit mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.doi.org/10.1002/qute.202100131
Neue Publikation stellt das SUPER Schema vor
Um Quantenpunkte als Einzelphotonquelle zu nutzen, müssen sie im angeregten Zustand präpariert werden. In dem Paper schlagen wie dazu ein neues Schema vor, das „Swing UP of Quantum EmitteR population“ (SUPER) Schema. Wie und warum dieses Schema super klappt, zeigen wir im Paper. Das Paper wurde von den Editoren als „Highlight“ ausgezeichnet.
Eine ausführliche Beschreibung kann man auch in unserer Pressemitteilung lesen.Das Paper ist in Zusammenarbeit mit der AG Axt aus Bayreuth und der AG Heindel aus Berlin entstanden.
doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040354
Neue Publikation über Spektren von TMDC-Polaritonen
Wird eine atomar dünner Halbleiter in eine Kavität mit einer guten Qualität gebracht, entstehen neue Quasiteilchen, so genannte Polaritonen. Wir betrachten dabei Halbleiter bestehend aus einer Monolage eines Übergangsmetall-Dichalkogenids (TMDC). Polaritonen zeigen in dem Spektrum typischerweise zwei Linien. In der Publikation diskutieren wir den Einfluss der quantisierten Gitterschwingungen, der Phononen, auf die Spektren. Wir zeigen, dass die Phononen einen unterschiedlichen Einfluss auf die beiden Polariton-Linien haben. Unsere Ergebnisse helfen TMDC Polariton-Spektren besser zu verstehen, was wichtig ist, um Anwendungen mit Polariton-Systemen zu entwickeln.
doi.org/10.1103/PhysRevB.104.L241301
doi.org/10.1103/PhysRevB.104.L241301
Neue Publikation stellt die elektronische Poincaré Kugel vor
In 2-dimensionalen Materialen können sich Potentiale formen, in denen Elektronen eingefangen werden. Ein Beispiel dafür sind so genannte „Nanobubbles“. Über den Einfangprozess kann man die Dynamik der eingefangenen Dichte in der Nanobubble kontrollieren. So können lineare und zirkulare Bewegungen erzeugt werden. Die verschiedenen Bewegungen können als Punkte auf einer elektronischen Poincaré Kugel und somit als Zwei-Niveau-System interpretiert werden. Man kann die entsprechenden Zustände initialisieren und schalten. Dies öffnet neue Weg zur Nutzung von elektronischen Freiheitsgraden in Quanteninformationstechnologien.
Das Paper ist zusammen mit Roberto Rosati aus der Ultrafast Quantum Dynamics Group aus Marburg und der Semiconductor Theory Group aus Bremen und der AG Kuhn entstanden.
doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02864
doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02864
Neue Publikation über die Lichtfelddynamik induziert durch Emitter in einer Kavität
Befinden sich in einer optischen Kavität mehrere Quantenemitter, koppeln diese alle an dieselbe Lichtmode. Quantenoptisch kann dies mit Hilfe des Tavis-Cummings Modells beschrieben werden. In der Publikation vergleichen wir das quantenoptische Modell mit einer semi-klassischen Beschreibung. Während die Spektren und die Dynamik der Erwartungswerte in gewissen Bereichen mit dem semi-klassischen Model beschrieben werden können, ist der Photon Zustand deutlich nicht-klassisch. Diese Ergebnisse geben einen schönen Einblick in die Grenzen zwischen klassischer und quantenmechanischer Beschreibung.
Das Paper ist zusammen mit der AG Kuhn entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevB.104.205308
Neue Publikation über das Treiben des strahlenden Auger Prozesses in Quantenpunkten
In geladenen Quantenpunkten kann die Coulomb-Wechselwirkung zu einem strahlenden Auger-Prozess führen. Bei einem solchen Prozess wird bei der Rekombination eines Elektron-Loch Paars das übrig gebliebene Elektron in einen höheren Zustand gehoben und das ausgesendete Photon hat eine entsprechend geringere Energie. In dem Paper zeigen wir, dass es durch eine Anregung mit zwei Lasern möglich ist, diesen Prozess aktiv zu treiben. Dies schafft neue Möglichkeiten Quantenpunkte optisch zu kontrollieren.
Das Paper ist zusammen mit Nano-Photonics Group aus Basel, dem Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik aus Bochum und Pawel Machnikowski aus Wroclaw entstanden.siehe auch Pressemitteilung der RUB (24.11.2021)
Herzlichen Glückwunsch an Marc Hunkemöller
Herzlichen Glückwunsch an Marc Hunkemöller zum Abschluss seiner Bachelorarbeit „Maschinelles Lernen zur Simulation von Wellenleitern aus Photonischen Kristallen mit der Finite Difference Time Domain Methode“. Wellenleiter aus photonischen Kristallen spielen eine große Rolle in photonischen Quantentechnologien. Dabei ist es wichtig, Strukturen so zu optimieren, dass sie möglichst wenig Verluste haben. In seiner Arbeit hat Marc gezeigt, dass man neuronale Netzwerke zur Optimierung nutzen kann. Damit konnte er photonische Wellenleiter mit einer starken Spiegelstärke bzw. mit einer sehr guten Kavität entworfen. Seine Ergebnisse sind hilfreich, um weitere Strukturen zu designen.
DPG-Posterpreis für Thomas Bracht
Herzlichen Glückwunsch an Thomas Bracht. Er hat auf der virtuellen Tagung der Deutschen Physikalischen Gessellschaft (DPG) den 1. Posterpreis des Fachverbands Halbleiterphysik in seiner Postersession gewonnen. Der Preis kommt mit einer Urkunde und einem Geldbetrag.
PosterHerzlichen Glückwunsch an Jan Kaspari
Herzlichen Glückwunsch an Jan Kaspari zum Abschluss seiner Masterarbeit „Theoretische Beschreibung von höher angeregten Quantenpunktzuständen im Magnetfeld“. In seiner Arbeit zeigt Jan zunächst, wie ein Magnetfeld auf einen Loch-Spin wirkt, der sich wegen der Aufspaltung zwischen Schwer- und Leichtloch anders als ein typischer 3/2-Spin verhält. Dies überträgt sich auf Exzitonen im Magnetfeld. Jan analysiert des Weiteren höher angeregte Zustände, die stark vermischt sein können, und zeigt, welchen Einfluss das Magnetfeld auf diese Zustände hat. Jans Arbeit liefert einen interessanten Einblick in das Wechselspiel von Quantenpunktzuständen mit einem Magnetfeld.
Neue Publikation über die Gültigkeit des Quantenregressionstheorems
Das Quantenregressionstheorem (QRT) in der Quanten Optik kann genutzt werden, um die optischen Signale von einem offenen Quantensystem zu beschreiben. Das QRT ist eine Näherungsmethode, die genutzt werden kann, um den Einfluss der Phononen auf die Eigenschaften der von einem Quantenpunkt emittierten Photonen zu berechnen. In dem Paper vergleichen wir die Ergebnisse vom QRT mit denen eines numerisch exakten Pfadintegral-Formalismus. Wir zeigen, dass Rechnungen mit dem QRT den Phonon-Einfluss teils überschätzen. Dies ist besonders relevant für Quantenkommunikation, wo die Eigenschaften der emittierten Photonen nahezu ideal sein müssen. Das Paper ist in Zusammenarbeit mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.100402
doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.100402
Neue Publikation über die Nutzung des optischen Stark Effekts zur Präparation von dunklen Exzitonen
Wird ein Wenig-Niveau-System mit einem starken Laserpuls getrieben, ändert dies die Energien. Dies nennt man Stark-Effekt. In der Publikation zeigen wir, dass man mit Hilfe des Stark-Effekt dunkle Exzitonen in Quantenpunkten in einem Magnetfeld gezielt adressieren kann. Phononen haben einen geringen Einfluss auf die Präparationsschemen. Wir diskutieren ebenfalls welche Laserpulse für den Stark-Effekt gebraucht werden und ob diese realisierbar sind. Dunkle Exzitonen könnten eine entscheidende Rolle spielen, um verschränkte Photonzustände aus Quantenpunkten zu erzeugen.
Herzlichen Glückwunsch an Dr. Frank Lengers
Herzlichen Glückwunsch an Dr. Frank Lengers zu seiner Promotion! Frank hat seine Arbeit „Spatially resolved quantum kinetics of optically excited carriers in low-dimensional semiconductors“ eingereicht, erfolgreich verteidigt und veröffentlicht. In der feierlichen Promotionsfeier am 23. Juli wird ihm der Doktortitel verliehen. Während seiner Promotionszeit hat Frank an 10 Veröffentlichungen mitgearbeitet. Seine Vorträge auf Konferenzen und Seminaren sind immer sehr gut angekommen und auf der NOEKS 2020 hat er zwei Posterpreise gewonnen. Ebenso hat er sich in der Lehre engagiert. Frank war auch ein gern gesehener Diskussionspartner an der Kaffeemaschine, um die er sich vorbildlich gekümmert hat.
Wir wünschen Frank alles Gute für seine Zukunft!
Herzlichen Glückwunsch an Miriam Neumann
Herzlichen Glückwunsch an Miriam Neumann zum Abschluss ihrer Masterarbeit. Miriam zeigt in ihrer Arbeit, wie man mit Hilfe des optischen Stark Effekts dunkele Exzitonen in einem Quantenpunkt im Magnetfeld präparieren kann. Sie stellt Bedingungen für eine erfolgreiche Präparation des dunklen Exzitons vor. Miriam diskutiert ebenfalls, dass Phononen die Präparation in den meisten Fällen nicht beeinflussen. Dunkele Exzitonen können hilfreich sein, um Photonen zu speichern oder um die Erzeugung Time-Bin verschränkter Photonen zu verbessern.
Neue Publikation über optische Signale eines getriebenen Quantenpunkts
Die Besetzung des angeregten Zustands in einem getriebenen Quantenpunkt oszilliert als Funktion der Zeit. Durch die Wechselwirkung mit den Phononen ist diese Rabi-Oszillation gedämpft. Um diese Dynamik zu detektieren, schlagen wir zeitaufgelöste Messungen vor. Wir berechnen analytische Formeln für die optischen Signale. In dem Paper diskutieren wir den Einfluss von Verstimmung und Phononen auf die Dynamik und werfen ein neues Licht auf die Elektron-Phonon-Wechselwirkung in Quantenpunkten.
doi.org/10.1002/andp.202100086
doi.org/10.1002/andp.202100086
Neue Publikation über Katzen-Zustände in Quantenpunkt-Kavität-Systemen
Benannt nach dem berühmten Gedankenexperiment ist ein Schrödinger-Katzen-Zustand eine Superposition von makroskopisch unterscheidbaren Zuständen. Heutzutage können solche Zustände mit Photonen realisiert werden. In dem Paper diskutieren wir, ob auch Halbleiter-Quantenpunkte in Kavitäten genutzt werden können, um photonische Katzen-Zustände zu erzeugen. Dabei untersuchen wir die verschiedenen Verlustkanäle in dem System und zeigen, dass es für gewisse Parameter möglich sein sollte, in einem realisierbaren System Katzen-Zustände zu erhalten. Die Arbeit ist zusammen mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.023088
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.023088
Neue Publikation über das Schalten des Verschränkung-Typs
Verschränkte Photonen sind ein wichtiger Bestandteil im Bereich der Quantenkommunikation. Oft treten sie in so genannten Bell-Zuständen, also in einem maximal verschränkten Zustand, auf. Es wird zwischen zwei Typen von Bell-Zuständen unterschieden, die man auch Phi- und Psi-Bell-Zustand nennt. In diesem Paper zeigen wir, wie man bei verschränkten Photonen, die von einem getriebenen Quanten-Emitter in einer Kavität erzeugt werden, zwischen den beiden Typen von Zuständen schalten kann. Das Schalten wird dabei durch eine Änderung der Treibstärke des externen Lasers erreicht.
Das Paper ist Teil des Special Issues "Non-Classical Light Emitters and Single-Photon Detectors". Die Arbeit ist zusammen mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.
doi.org/10.1063/5.0045377
doi.org/10.1063/5.0045377
Doris Reiter ist Physikerin der Woche
Das Projekt „Physikerin der Woche“ der DPG stellt seit 2018 jede Woche eine Physikerin in Deutschland oder eine deutsche Physikerin im Ausland vor. Diese Woche (vom 22.03.-28.03.) ist Doris die Physikerin der Woche und wird auf der DPG-Website und den sozialen Medien der „Physikerinnen“ wie Twitter und Instagram vorgestellt.
"Halbleiter zum Frühstück" ist zurück
Eigentlich ist der März die Zeit der Frühjahrstagungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG). In diesem Jahr finden Veranstaltungen nur online statt. Als Fachverband Halbleiter präsentieren wir ab dem 15.03.21 die online Vortragsreihe „Halbleiter zum Frühstück“. Jeden Tag zur Frühstückszeit gibt es einen spannenden Vortrag über Halbleiterphysik. Die Vorträge sind allgemein verständlich und sollen auch Studierende ansprechen. Die Teilnahme ist ohne Registrierung einfach online über die Links auf der Website möglich.
Neue Publikation über eine langlebige Kohärenz in geladenen Quantenpunkten
Wenn in einem geladenen Quantenpunkt ein Elektron-Loch-Paar angeregt wird, formt sich ein Trion. Analog zu Exzitonen können Trionen im Grundzustand oder in angeregten Zuständen existieren. Wir regen eine Superposition von angeregten Trion-Zuständen an und zeigen, dass die Superposition sowohl eine ultraschnelle Relaxation übersteht als auch sehr langlebig ist. Die Superposition ist in Anrege-Abfrage-Experimenten sichtbar, die in der AG Leitenstorfer aus Konstanz durchgeführt wurden und hervorragend mit unseren theoretischen Rechnungen übereinstimmen. Dabei zeigt sich die Superposition als dynamisches Merkmal und kann über die Anregungsbedingungen kontrolliert werden.
doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.067402
doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.067402
Neue Publikation über die Präparation dunkler Exzitonen in Quantenpunkten
In Quantenpunkten können einige Exzitonen (Elektron-Loch-Paare) optisch angeregt werden, während andere Exzitonen nicht an das Lichtfeld koppeln. Diese dunklen Exzitonen haben eine lange Lebenszeit, darum ist ihre Präparation sehr interessant. In dem Paper schlagen wir eine Methode zur Präparation des dunkelen Grundzustands-Exziton vor, die auf der Anregung mit einem longitudinalen Lichtfeld und Valenzbandmischen von höher angeregten Zuständen beruht. Wir zeigen, dass diese Methode in vielen Quantenpunkten sehr effizient funktioniert.
Die Arbeit ist zusammen mit Guillermo Quinteiro aus Argentinien entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013024
Herzlichen Glückwunsch an Thomas Bracht
Herzlichen Glückwunsch an Thomas Bracht zum Abschluss seines Masterstudiums. Thomas hat seine Masterarbeit über „Machine Learning gesteuerte Quantenkontrolle in optisch getriebenen wenig-Niveau-Systemen“ geschrieben. Mit Hilfe von neuronalen Netzwerken konnte Thomas neue Protokolle finden, um in einem Quantenpunkt diverse Zustände zu präparieren. Dabei hat er auch die Grenzen des maschinellen Lernens erforscht und gezeigt, dass die Ergebnisse des neuronalen Netzwerks manchmal unsinnig und manchmal sehr hilfreich sind. Diesen Monat fängt Thomas mit seiner Promotion an, für die wir ihm alles Gute wünschen!
2020
Neue Publikation über die Erzeugung von verschränkten Zuständen unterschiedlichen Typs
Verschränkte Photonzustände sind spannende quantenmechanische Zustände mit Anwendungen im Bereich Quantenkommunikation. Sie können in einem Wenig-Niveau System, wie in Quantenpunkten oder in einem Atom, erzeugt werden. Wird dieses System aktiv getrieben, können verschränkte Zustände von unterschiedlichem Charakter generiert werden. In unserer Analyse zeigen wir unter welchen Bedingungen welcher verschränkte Zustand erzeugt wird. Des Weiteren identifizieren wir spezielle Punkte ohne Verschränkung zwischen Regionen mit verschiedenen Typen von verschränkten Zuständen.
Die Arbeit ist zusammen mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.
doi.org/10.1002/qute.202000108
Neue Publikation über die Anregung von Quantenpunkten mit räumlich strukturiertem Licht
Halbleiter Quantenpunkte haben diskrete Energie-Niveaus. Bei der Anregung mit Licht gelten wie in Atomen Auswahlregeln, welche auf der Symmetrie der Wellenfunktionen und des Lichts beruhen. Benutzt man nun räumlich strukturiertes Licht können andere Übergänge als für ebene Wellen angeregt werden. Wir diskutieren in einem realistischen Quantenpunkt-Modell die Absorptionsspektren für verschiedene Lichtstrahlen. Des Weiteren zeigen wir, dass man mit Hilfe von räumlich strukturiertem Licht die Wellenfunktion des Quantenpunkt-Exzitons rekonstruieren kann.
Die Publikation entstand in Kollaboration mit Guillermo Quinteiro aus Argentinien.
doi.org/10.1103/PhysRevB.102.165315
Neue Publikation über Quantenemitter in photonischen Kristallen
Nanophotonik ist ein spannender Zugang zu Quantentechnologien. Zusammen mit der AG Schuck haben wir photonische Kristalle mit NV-Centern in Nanodiamanten theoretisch und experimentell untersucht. Die von dem NV-Center emittierten Photonen wurden dabei in den Wellenleiter aus Tantal(V)-Oxid gekoppelt und hatten einen deutlich erhöhten Purcell-Faktor. Des Weiteren zeigen wir, dass wir NV-Center in zwei verschiedenen Strukturen gleichzeitig optisch adressieren und optisch magnetische Resonanzen detektieren können.
Siehe dazu auch die Mitteilungen der WWU.
doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03262
Neue Publikation über Quantenemitter in photonischen Kristallen
Übergangsmetalldichalcogenide (auf Englisch: transition metal dichalcogenides = TMDCs) sind als atomare Monolage direkte Halbleiter, in denen sich Ladungsträger in der Ebene bewegen können. In den TMDCs existieren auch lokalisierte Potentiale. Wir haben untersucht, wie man den Einfang von Exzitonen von 2D Ebene in 0D Potentiale quantenmechanisch beschreibt. Dabei haben wir die Wechselwirkung mit Phononen betrachten und zeigen, dass der Einfang über optische Phononen stattfindet und insbesondere die Bildung von Polaronen für den Einfang essentiell ist.
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043160
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043160
Herzlichen Glückwunsch an Marius Klaßen
Herzlichen Glückwunsch an Marius Klaßen zum Abschluss seiner Bachelorarbeit. In seiner Arbeit hat Marius die Pump-Probe Signale von Quantenpunkten beschrieben. Für einen konstant getriebenen Quantenpunkt unter dem Einfluss von Phonon, konnte Marius analytische Formeln für die Probe-Polarisation herleiten und daraus die Spektren berechnen und analysieren. Er hat gezeigt, dass für verstimmte Anregungen deutliche Unterschiede zum resonanten Fall auftreten. Als nächstes will Marius sein Masterstudium anfangen, für das wir ihm alles Gute wünschen!
Das Quantum Dinner
Im Oktober findet die Online-Seminarreihe „The Quantum Dinner“ statt. Jeden Abend um 17:15 Uhr präsentieren wir einen Vortrag über Quantenphysik und Quantentechnologie, zu dem alle Interessierten willkommen sind. Die Vorträge werden live übertragen. Veranstalter ist die AGyouLeaP (young Leaders in Physics) der DPG.
Neue Publikation über die Präparation von photonischen Fock-Zuständen
Um Photonen in einem Fock-Zustand zu präparieren, gibt es schon Vorschläge basierend auf Atomen oder Supraleitern. Wir zeigen in dieser Veröffentlichung, dass es auch mit einem Quantenpunkt in einer Kavität möglich ist, gezielte Fock-Zustände zur präparieren. Dazu nutzen wir eine Folge von kurzen pi-Pulsen kombiniert mit längeren Stark-Pulsen. Wir schlagen zwei Protokolle vor, das PIC (Protocol with interruped coupling) und das PUC (Protocol with uninterrupted coupling). Selbst unter Berücksichtigung von Verlusten und Phononkopplung ist eine Präparation eines photonischen Fock-Zustandes mit hoher Fidelität möglich.
Die Arbeit ist zusammen mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033489
Die Arbeit ist zusammen mit der AG Axt aus Bayreuth entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033489
Herzlichen Glückwunsch an Andreas Völker
Herzlichen Glückwunsch an Andreas Völker zum Abschluss seiner Masterarbeit. In seiner Arbeit hat Andreas Halbleiter-Heterostrukturen wie einen Quantendraht untersucht. Dafür hat er die FDTD-Methode zur Beschreibung des Lichtfelds mit den Bewegungsgleichungen für die Ladungsträger im Halbleiter kombiniert. So zeigte er, dass die Signaturen der Dynamik einer lokalisierte Ladungsträgerverteilung in den optischen Signalen zu erkennen sind. Diese Methode ist einfach erweiterbar, um Halbleiter in photonischen Strukturen zu modellieren.
Neue Publikation über die semiklassische Beschreibung von Quantenpunkten in Kavitäten
Wenn Quantenpunkte in photonische Strukturen eingebettet sind, wechselwirken sie in der Regel nur mit einer Mode des elektrischen Feldes. Die Dynamik und das zugehörige Spektrum hängen deutlich von der Anregungsstärke der photonischen Mode ab. Interessanterweise gibt es dabei einen scharfen Übergang zwischen einem Polariton-ähnlichen Regime und einem Rabi-Oszillations-Regime. In dem Paper diskutieren wir den Übergang in einer numerischen FDTD Simulation und entwickeln ein analytisches Model gekoppelter, nichtlinearer Gleichungen, die das Auftreten des Übergangs in einem Potential-Modell beschreiben.
10.1103/PhysRevB.101.235311
10.1103/PhysRevB.101.235311
Neue Publikation über die theoretische Beschreibung von Absorptionsspektren in TMDCs
Einzelne Lagen von Übergangsmetalldichalcogeniden (TMDCs) sind zwei-dimensionale Halbleiter mit direkter Bandlücke und ausgeprägten Absorptionslinien der Exzitonen. In diesen Materialien ist die Elektron-Phonon-Wechselwirkung außergewöhnlich ausgeprägt, was in der Form der Absorptionslinien deutlich sichtbar ist. In der Veröffentlichung diskutieren wir, mit welchen theoretischen Methoden man das Absorptionsspektrum beschreiben kann. Wir zeigen, dass die Methode einer vergleichsweise einfachen „time-convolutionless“ Master-Gleichung überraschend gut für die Modellierung geeignet ist.
doi.org/10.1103/PhysRevB.101.155304
doi.org/10.1103/PhysRevB.101.155304
Halbleiter zum Frühstück
Zusammen mit der DPG und dem Fachverband Halbleiter organisieren wir gerade die Vortragsreihe „Halbleiter zum Frühstück“. Jeden Tag bis zum Vorlesungsbeginn gibt es einen spannenden Vortrag zum Thema Halbleiter, zu dem alle Interessierten willkommen sind. Die Vorträge werden live übertragen.
Frohes Neues Jahr 2020!
Wir wünschen allen einen guten Start ins neue Jahr! Das Jahr geht direkt spannend los mit dem OPON Workshop in Warschau, der Winterschule in Mauterndorf und der DPG Frühjahrstagung in Dresden. Wir freuen uns auf ein tolles Jahr 2020 mit viel Physik!
2019
Neue Veröffentlichung über Optimierung von photonischen Strukturen für quantentechnologische Anwendungen
Photonische Strukturen bilden die Grundlage, um neuartige Chips für Anwendungen in der Quanteninformationstechnologie zu entwickeln. Wellenleiter und Kavitäten basierend auf photonischen Kristallen können Licht auf der Nanoskala leiten oder einschließen. Solche Kavitäten können dann genutzt werden, um Licht von Photonenquellen in den Chip einzubringen. In dem Paper untersuchen wir Nanobeam-Wellenleiter auf Substrate für die Einkopplung von NV-Zentren in Nanodiamanten. Dazu haben wir drei verschiedene Designs simuliert und verglichen. Die Strukturen wurden dann in der Gruppe von Carsten Schuck von Philip Schrinner hergestellt und charakterisiert. Es zeigt sich, dass das Mode-matching Design am vorteilhaftesten ist.
Mehr dazu in der Publikation oder den News-Artikel auf OPTICS & PHOTONICS News.Neuer Übersichtsartikel über Elektron-Phonon-Wechselwirkung in Quantenpunkten
Auf Grund der Nanostruktuierung ist die Elektron-Phonon-Wechselwirkung in Quantenpunkten deutlich anders als in ausgedehnten Halbleitern. In dem Übersichtsartikel werden die Konsequenzen der besonderen Phonon-Kopplung für optisch getriebene Quantenpunkte an verschiedenen Beispielen disukutiert. Insbesondere wird der Einfluss der Phononen auf die Eigenschaften von Photonen, die der Quantenpunkt emittiert, beschrieben. Dabei wird ein Überblick über den aktuellen Status der Literatur gegeben. Der Artikel entstand in Zusammenarbeit mit Martin Axt von der Universität Bayreuth.
doi.org/10.1080/23746149.2019.1655478
doi.org/10.1080/23746149.2019.1655478
Jan Olthaus geht für einen Forschungsaufenthalt nach Cardiff
Diesen Monat hat Jan Olthaus seinen Schreibtisch verlassen, um für 4 Monate an der Cardiff University, Wales, in der Gruppe von Dr. Sang Soon Oh zu arbeiten. In Cardiff wird Jan sich mit Chiralität und Topologie in nanophotonischen Strukturen beschäftigen. Für seinen Forschungsaufenthalt hat Jan erfolgreich ein Stipendium des Deutschen Akademischen Auslandsdiensts (DAAD) eingeworben. Wir wünschen Jan einen spannenden Aufenthalt in Cardiff und freuen uns auf seine Rückkehr im Januar!
Neuer Übersichtsartikel über den Phonon-Einfluss auf die optische Kontrolle von Quantenpunkten
Die optische Kontrolle von Halbleiter Quantenpunkten spielt eine wichtige Rolle, um diese als Quellen für Photonen und damit in Quanteninformationstechnologie zu nutzen. Anders als Atome, die eher isoliert von ihrer Umgebung sind, sind Quantenpunkte Festkörperobjekte und wechselwirken mit den Gitterschwingung des Kristalls (den Phononen). In dem Übersichtsartikel beschreiben wir die neusten Entwicklungen der theoretischen Beschreibung und den experimentellen Messungen über den Einfluss der Elektron-Phonon-Wechselwirkung auf die Zustandskontrolle eines Quantenpunkts.
Neue Veröffentlichung über die raumzeitliche Dynamik von Exzitonen
28.04.2019
Wenn eine Halbleiter-Nanostruktur mit Licht angeregt wird, können Exzitonen (Elektron-Loch-Paare) erzeugt werden. Die raumzeitliche Dynamik der Exzitonen wird stark von der Coulomb-Wechselwirkung beeinflusst. Wird die Stärke der Anregung verändert, wirkt sich dies direkt auf die Dynamik der Exzitonen aus. Als Beispiel haben wir Exzitonen in einem Quantendraht betrachtet. Dabei haben wir einen Wellenfunktionsansatz entwickelt und haben die Dynamik von einem Wellenpaket im Quantendraht unter verschiedenen Anregungsbedingungen untersucht.
Die Arbeit ist in Kollaboration mit Roberto Rosati entstanden, der jetzt im Chalmers in Göteburg ist.
Neue Veröffentlichung über ein Detektionsschema von Elektrodynamik
26.04.2019
Elektronen, die sich in einem zwei-dimensionalen (2D) Halbleiter bewegen und auf eine Barriere stoßen, werden an dieser gestreut und ein Interferenzmuster entsteht. Um dieses Interferenzmuster zu messen, schlagen wir vor, den Einfang der Elektronen in ein lokalisiertes Potential zu nutzen. In einem solchen Prozess kann man die raumzeitliche Dynamik der Elektronen auflösen, da der Einfang in das Potential nur lokal stattfindet. Unsere Detektionsmethode kann eingesetzt werden, um die Elektrondynamik auf ultrakurzen Zeit- und Längenskalen zu messen.
Die Arbeit ist in Kollaboration mit Roberto Rosati entstanden, der jetzt im Chalmers in Göteburg ist.
Neue Veröffentlichung über die Beschreibung von optischen Vortizes
25.02.2019
Licht kann neben der Polarisation auch einen Drehimpuls besitzen. Solches Licht hat dann eine helikale Wellenfront ähnlich wie bei einem Wirbel. Die theoretische Beschreibung dieser elektro-magnetischen Wellen kann aus den entsprechenden Potentialen hergeleitet werden. Dabei kann die Eichfreiheit genutzt werden, um verschiedene Strahlprofile zu beschreiben. Daher stellt sich die Frage, ob die verschiedenen Strahlprofile über eine Eichtransformation verknüpft sind. Wir diskutieren, dass dies nicht der Fall ist, und führen eine Klasse von optischen Vortizes ein, die die bekannten Strahlprofile wie Besselstrahlen oder Laguerre-Gauss-Strahlen verknüpft. Wir schlagen des Weiteren ein Experiment zur Messung der verschiedenen Strahlen vor.
Die Arbeit ist in Kollaboration mit Guillermo Quinteiro und Christian Schmiegelow aus Argentinien entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevA.99.023845
Herzlichen Glückwunsch an Dr. Richard Kerber
31.01.2019
Herzlichen Glückwunsch an Dr. Richard Kerber zu seiner Promotion. Richard hat seine Arbeit „Numerical Study of the Interaction between Orbital Angular Momentum and Plasmonic Nanostructures“ Ende 2018 eingereicht, im Januar 2019 erfolgreich verteidigt und bekommt am 1. Februar in der Feierlichen Promotion seinen Doktortitel verliehen. In seiner Promotionszeit hat Richard drei Arbeiten in hochrangigen Journalen veröffentlicht, in London geforscht, Übungsgruppen gehalten, das Doktorandenseminar organisiert und noch viel mehr. Wir wünschen Richard alles Gute für seine Zukunft!
2018
Neue Veröffentlichung über nanophotonische Kontrolle von optischen Signalen atomar dünner Halbleiter
31.12.2018
Atomar dünne Halbleiter wie Übergangsmetalldichalcogenide wechselwirken stark mit Licht. So entstehen nicht nur lineare Signale wie lineare Absorption, sondern auch nicht-lineare optische Signale wie Höhere Harmonische. Um die Erzeugung von nicht-linearen optischen Signalen zu kontrollieren, können nanophotonische Strukturen wie Kavitäten benutzt werden. Um diese effizient zu modellieren, stellen wir in der Veröffentlichung eine Methode vor, die sowohl die Maxwell-Gleichungen zur Beschreibung der Lichtfelddynamik als auch die Bloch-Gleichungen zur Beschreibung der Elektronendynamik simultan löst. Damit berechnen optimierte Strukturen zur Erzeugung von höheren Harmonischen.
Die Arbeit ist in Kollaboration mit Stefano Guazzotti und Ortwin Hess vom Imperial College London sowie mit Andreas Pusch von der UNSW Sydney entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevB.98.245307
Happy holidays
20.12.2018
We look back on a great year 2018 with fascinating physics,
interesting publications and many successful theses.
interesting publications and many successful theses.
We wish everybody a Merry Christmas
and a good start into the New Year!
and a good start into the New Year!
Neue Veröffentlichung über Dichroismus induziert durch Licht mit Drehmoment
05.12.2018
Wenn Licht mit Materie wechselwirkt, kann die Effizienz der Wechselwirkung stark von der Polarisation des Licht abhängen. Diese Abhängigkeit ist bekannt als Dichroismus. Betrachtet man nun Licht mit Drehmoment kann es auch hier eine starke Abhängigkeit der optischen Antwort auf den Drehmoment geben, also einen Drehmoment-induzierten Dichrosimus. In der Veröffentlichungen definieren wir den Drehmoment-induzierten Dichroismus und diskutieren sein Auftreten am Beispiel von gestapelten Nanostäbchen.
Die Arbeit ist in Kollaboration mit Jamie Fitzgerald und Ortwin Hess vom Imperial College London mit Sang Soon Oh von der Univervität Cardiff entstanden.
doi.org/10.1038/s42005-018-0088-2
Neue Publikation über thermisches Phonon-Lasing
03.12.2018
In einer thermischen Besetzung von Quantenzuständen sind die höheren Energiezustände weniger besetzt als die niedrigeren Energiezustände. Der umgekehrte Fall bezieht sich auf die Inversion und ist die Grundlage für die Erzeugung von Lasing. Dies wirft die Frage auf, ob ein thermischer Gradient in der Lage ist, eine Inversion zu erzeugen. In unserem Beitrag stellen wir ein Quantensystem vor, bei dem durch die Verwendung von zwei Energiefiltern eine Inversion im mittleren Quantensystem entsteht. Diese Inversion kann dann zur Ansteuerung eines Phononenlasers verwendet werden.
Die Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Pawel Karwat von der Wroclaw University of Science and Technology in Poland und Ortwin Hess vom Imperial College London.
doi.org/10.1103/PhysRevA.98.053855
Neue Veröffentlichung über räumliche Kontrolle von Ladungsträgereinfang
15.11.2018
Wenn ein Golfball, der sich auf dem Gras bewegt, auf das Loch trifft, kann er dort hineinfallen. Ganz ähnlich können Elektronen, wenn sie auf ein lokalisiertes Potential mit gebundenen Zuständen treffen, dort hineinstreuen. Der Einfang der Elektronen hängt dabei nicht nur von den Energieauswahlregeln ab, sondern auch von der räumlichen Konfiguration. In dem Paper zeigen wir am Beispiel eines Quantenpunkts in einem TMDC Monolage, die man durch räumliche Kontrolle den Einfang beeinflussen kann.
doi.org/10.1103/PhysRevB.98.195411
Kevin Jürgens schließt Masterarbeit ab
31.10.2018
Herzlichen Glückwunsch an Kevin Jürgens, der seine Masterarbeit abgeschlossen hat. Kevin untersuchte Quantenpunkte, die in eine photonische Kavität eingebettet sind. Er analysierte sowohl die Dynamik im Quantenpunkt als auch die Dynamik des elektrischen Feldes über die Maxwell-Gleichungen. Darüber hinaus berücksichtigte er den Einfluss der Phononen. In seiner Dissertation zeigte Kevin, dass in solchen Systemen eine komplexe Dynamik auftritt. Kevin wird seine Studien in der Gruppe von Prof. Kuhn während seines Doktoratsstudiums fortsetzen. Wir wünschen ihm für seine Zukunft alles Gute!
Neue Publikation über Quanteneffekte in plasmonischen Teilchen
10.10.2018
In Nanopartikeln führt der Einschluss der Ladungsträger zu einer Quantisierung der Energien. Ebenso kann man bei Nanopartikel klassische Effekte wie Plasmon-Resonanzen beobachten. In der Veröffentlichung wird ein System mit einigen wenigen Elektronen untersucht und die Entstehung des Plasmons diskutiert. Wir diskutieren die Dynamik, die durch eine optische Anregung induziert wird, und die Rolle der Coulomb-Wechselwirkung, welche zu einem Mischen der Zustände führt und die Dynamik stark beeinflusst.
Die Rechnungen zu dieser Publikation wurden von Alexandra Crai aus der AG Hess vom Imperial College London durchgeführt.
doi.org/10.1103/PhysRevB.98.165411
New publication in 'New Journal of Physics' on the interaction of Archimedean Spirals with Twisted Light
02.10.2018
In addition to the polarization light can carry an orbital angular moment, which manifests itself is a helical wave front. At the beam axis such twisted light possesses a vortex and is thus also called vortex light. When the twisted light interacts with matter, unusual effects which are not visible for plane wave excitation can be observed. An Archimedean spiral also possesses some sort of helicity. Using a micro-meter sized spiral it is possible to create vortex light. For a nano-meter sized spiral, the excitation with twisted light results in untypical resonances with fascinating radiation patterns. The publication discusses this novel effects resulting from the unique geometry of the Archimedean spiral.
The work was initiated by a visit from Jamie Fitzgerald from Vincenzo Giannini's group at Imperial College London in our group and was done in collaboration with Sang Soon Oh from Cardiff.
doi.org/10.1088/1367-2630/aae105/meta
Start eines DFG geförderten Projekts
21.08.2018
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat unseren Antrag über die Simulation der optisch induzierten und räumlich aufgelösten Ladungsträgerdynamik in zweidimensionalen Halbleitern genehmigt. In dem Projekt planen wir die räumlich aufgelöste Ladungsträgerdynamik in zweidimensionalen Halbleitern auf ultrakurzen Zeit- und Längenskalen zu untersuchen. Mit Hilfe einer quantenmechanischen Beschreibung wollen wir verschiedene Wechselwirkungen wie die Coulomb- oder die Elektron-Phonon-Wechselwirkung betrachten und die zugehörigen optischen Signale beschreiben. Wir freuen uns sehr auf das Projekt, welches für die nächsten 3 Jahre läuft.
Jan Olthaus receives his Master's degree
10.04.2018
Congratulation to Jan Olthaus, who successfully finished his master’s studies. In his thesis he simulated nanoscale wave guides with a focus on how to include a single emitter in the wave guide. Wave guides are promising candidates to be used in applications in quantum information technology. Jan analysed what the optimal position of the emitter is to ensure an efficient coupling to the modes of the wave guide. For this, Jan optimized several structures. During his master’s thesis he worked closely with members of the AG Schuck, who are fabrication such structures. Jan will now continue his work within his PhD studies.
Neue Veröffentlichung über den Einfluss der Coulomb Wechselwirkung auf Quantenpunkten-Spektren
01.03.2018
In einem Quantenpunkt können Exzitonen (Elektron-Loch-Paare) optisch angeregt werden. Ist noch ein zusätzliches Elektron (oder Loch) vorhanden, spricht man von einem geladenen Exziton oder Trion. Neben dem viel beachteten Grundzustands-Exziton spielen mittlerweile auch angeregte Exzitonen eine wichtige Rolle. Bei dieses Exzitonen mischen Coulomb-Effekte verschiedene Zustände, so dass komplexe Spektren entstehen. In dieser Publikation haben wir untersucht, wie die Coulomb-Wechselwirkung in Abhängigkeit der Ladung und Geometrie des Quantenpunkts die Spektren, insbesondere für angeregte Exzitonen, beeinflusst.
doi.org/10.1103/PhysRevB.97.075308
5th International Workshop on the Optical Properties of Nanostructures in Münster
20.02.2018
Letzte Woche haben wir den 5th International Workshop on the Optical Properties of Nanostructures (OPON 2018) in Münster veranstaltet. Ungefähr 100 Teilnehmer/innen aus dem In- und Ausland hörten spannende Vorträge und hatten interessante Diskussionen. Bei der Postersitzung konnte man sich ebenfalls über die neusten Ergebnisse austauschen. Der wissenschaftliche Teil wurde durch ein Konferenz-Dinner ergänzt. Wir bedanken uns bei allen für das hervorragende Gelingen der Tagung und freuen uns auf die nächste OPON.
Neue Publikation über ultraschnelle Dynamik in Halbleiterpunkten
16.01.2018
Wenn man in einem Halbleiter-Quantenpunkt Ladungsträger in einen höheren Zustand anregt, folgt eine ultraschnelle Relaxation in niedrigere Zustände. Dieser Prozess ist sehr von den Details der teilnehmenden Zustände und den verfügbaren Relaxationspfade anhängig, was wir in dieser gemeinsamen experimentellen und theoretischen Arbeit zeigen konnten. Die niedrigeren Zustände können genutzt werden, um einzelne Photonen zu erzeugen oder um einen Einzel-Photonen-Verstärker zu entwickeln.
Die Arbeit entstand gemeinsam mit der AG Leitenstorfer von der Universität Konstanz.
Die Arbeit entstand gemeinsam mit der AG Leitenstorfer von der Universität Konstanz.
dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.97.045302
Magnus Molitor erhält seinen Master
09.01.2018
Magnus Molitor hat im letzten Jahr seine Masterarbeit abgeschlossen. In seiner Arbeit beschäftigte er sich mit Vier-Wellen-Misch-Signalen von Quantenpunkten, die mit einem einzelnen magnetischen Atom dotiert waren. Durch die Austauschwechselwirkung entstehen komplexe Spektren, die Magnus berechnet und analysiert hat. Des Weiteren hat er sich mit dem Einfluss von Phononen auf die Spektren beschäftigt. Mit der Arbeit hat Magnus sein Master Studium abgeschlossen und plant auch seine Promotion in der Festkörpertheorie zu machen. Wir gratulieren Magnus und wünschen ihm alles Gute.
2017
Neue Veröffentlichung über Elektron-Phonon-Wechselwirkung in Quantenpunkten
Phononen beeinflussen die optische Kontrolle von Halbleiter-Quantenpunkten sehr stark. Die Stärke der Wechselwirkung hängt u.a. von der geometrischen Form des Quantenpunkts ab, d.h. für linsenförmige Quantenpunkte (A) kann sie anders sein als für kugelförmige Quantenpunkte (B). Wir zeigen, dass der Einfluss der Phononen auf elektronische Zustände immer mit einen kugelförmigen Quantenpunkt (C) durch geschickte Parameterwahl beschrieben werden kann. Für die Eigenschaften der Phononen spielt die Geometrie hingegen eine entscheidende Rolle.
doi.org/10.1103/PhysRevB.96.245306
doi.org/10.1103/PhysRevB.96.245306
Neue Veröffentlichung über die Sensitivität von Vier-Wellen-Misch-Signal bezüglich der Pulsstärke
Vier-Wellen-Misch Spektroskopie ist eine ausgeklügelte Methode um Quantensysteme optisch zu charakterisieren und insbesondere Kohärenznen zu messen. Wir haben die Vier-Wellen-Misch-Signale eines einzelnen Quantenpunkts untersucht (siehe auch: https://doi.org/10.1364/OPTICA.3.000377). In der neuen Publikation zeigen wir nun, dass die Signale sehr sensitiv auf die Eigenschaften der anregenenden Laserpulse sind. Je nach Stärke der Laserpulse können dabei sehr unterschiedliche Ergebnisse gemessen werden.
Die Publikation ist in Zusammenarbeit mit der experimentellen Gruppe von Jacek Kasprzak aus Grenoble entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevB.96.165311
Neue Veröffentlichung in 'Acta Physica Polonica A' über optische Signale bei Einfangprozessen
Wenn Elektronen in einem Halbleiter auf ein lokalisiertes Potential treffen, können sie durch Emission von Phononen in dem Potential eingefangen werden. Wir konnten zeigen, dass dieser Einfang lokal passiert, das bedeutet, dass nur Elektronen in der Nähe des Potentials eingefangen werden (mehr dazu hier). In dieser Publikation zeigen wir nun, dass dieser lokale Einfang auch in optischen Signalen sichtbar ist, z.B. in zeitaufgelösten Pump-Probe Messungen.
doi.org/10.12693/APhysPolA.132.372
doi.org/10.12693/APhysPolA.132.372
Andreas Völker schließt Bachelorarbeit ab
Andreas Völker hat in den letzten Monaten bei uns seine Bachelorarbeit geschrieben. Nun hat er seine Arbeit zum Thema Theoretische Analyse von gebunden Zuständen in 2D-Materialien abgegeben und seinen Abschlussvortrag gehalten. Durch numerisches Lösen der Schrödinger-Gleichung konnte Andreas zeigen, dass in Potentialmulden, die in Monolagen auftreten können, viele gebundene Zustände liegen können und die zugehörigen optischen Übergänge untersucht. Herzlichen Glückwunsch an Andreas und wir wünschen ihm alles Gute für sein Masterstudium!
Jamie Fitzgerald vom Imperial College London zu Gast
In den nächsten zwei Wochen ist Jamie Fitzgerald Gast in unserer Gruppe. Jamie ist Doktorand am Imperial College London. Für seinen Besuch hat Jamie eine Förderung im Rahmen der EU COST Action Nanoscale Quantum Optics eingeworben. Während seines Aufenthaltes arbeitet Jamie an optischer Anregung von Quantenpunkten mit Hilfe von Licht welches ein Drehmoment hat.
Neue Veröffentlichung zeigt, wie Phononen die Laseremission eines Quantenpunktensembles kontrollieren
Halbleiter-Quantenpunkte können als aktives Lasermedium genutzt werden. Kürzlich haben wir gezeigt (News-Archiv: 28.03.2017), dass die Intensität des Lasers durch Phononen deutlich verstärkt werden kann. In der neuesten Publikation untersuchen wir nun systematisch den Einfluss verschiedener Phonon-Pulse auf den Laseroutput. Dabei unterscheiden wir zwei Effekte: Das dynamische Schütteln und das adiabatische Verschieben. Unsere Arbeit ebnet den Weg für eine gezielte Kontrolle der Laserintensität durch Phononen.
Diese Arbeit ist entstanden in Kooperation mit der AG Bayer von der TU Dortmund.
doi.org/10.1088/1367-2630/aa78bf
Neue Veröffentlichung über das Erreichen des Reappearance Regimes
In Halbleiter-Quantenpunkten wechselwirken optisch angeregte Ladungsträger mit Phononen. Dies führt oft dazu, dass eine optische Zustandspräparation nicht optimal durchgeführt werden kann. Für sehr starke Pulse kann die Phonon-Kopplung wieder abnehmen, so dass eine ungehinderte Präparation erfolgen kann. Dies nennt man das Reappreance Regime. In Zusammenarbeit mit unseren Kollegen aus Basel und Proben aus Bochum konnten wir das Reappearance Regime experimentell und theoretisch nachweisen.
doi.org/10.1103/PhysRevB.95.241306
Neue Publikation über phonon-assistierte Erzeugung von dunklen Exzitonen
Dunkele Exzitonen in einem Quantenpunkt können eigentlich nicht direkt mit einem Laserpulse anregt werden. Ist der Quantenpunkt aber in einem magnetischen Feld, kann das dunkele Exziton optisch erzeugt werden. Wir zeigen zum einen, dass diese optische Präparation durch Phononen nicht gestört wird, und zum anderen, dass Phononen den Bereich der optischen Anregung von dunkeln Exzitonen erweitern.
doi.org/10.1103/PhysRevB.95.195305
doi.org/10.1103/PhysRevB.95.195305
Richard Kerber geht für einen Forschungsaufenthalt nach London
Von Mai bis August wird Richard Kerber im Rahmen seiner Doktorarbeit am Physik Department des Imperial College London forschen. Dazu hat er ein Stipendium des Deutschen Akademischen Austauschdienstes (DAAD) erfolgreich eingeworben. Richard arbeitet in London an der Wechselwirkung von komplexen Lichtfeldern mit Nanostrukturen und legt einen neuen Fokus auf die Wechselwirkung mit Metamaterialien. Wir wünschen Richard einen guten Aufenthalt in London!
Neue Publikation über die optische Erzeugung des Biexzitons mit gechirpten Laserpulsen
In einem Quantenpunkt ist die Anregung des Biexzitons die Voraussetzung für die Nutzung von Quantenpunkten als Quelle verschränkter Photonen. Durch die Nutzung von gechirpten Pulsen konnten wir kontrolliert und mit hoher Genauigkeit Biexzitonen erzeugen, die im Experiment durch Resonanz Fluoreszenz nachgewiesen wurden. Die Methode ist sowohl resonant als auch robust gegenüber Änderungen der Anregungsbedingungen.
Diese Arbeit ist zusammen mit der AG Warburton aus Basel und der AG Wieck aus Bochum entstanden.doi.org/10.1103/PhysRevB.95.161302
Neue Publikation über eine neue Methode um Quantendynamik zu beschreiben
Der Einfang von Elektronen aus einem Quantendraht in einen Quantenpunkt ist ein ultraschneller Prozess auf der Nanoskala, der mehrere Dimensionen beinhaltet. Wir haben einen Lindblad-Formalismus entwickelt, der quantenmechanisch die raum- und zeitliche Dynamik des Einfangsprozesses beschreibt. Der numerisch gut handhabbare Formalismus kann Einblicke in die räumlich inhomogene Dynamik in Nanostrukturen geben.
dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.95.165302
dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.95.165302
Neue Publikation über Phonon kontrolliertes Lasing
Um einen Laser zu betreiben, braucht man ein Lasermedium, was in die Frequenz eines Resonators emittiert. Betrachtet man ein Quantenpunkt-Ensemble mit einer Energieverteilung, sind viele Quantenpunkte zur Resonatormode verstimmt. Durch einen Phononpuls kann man die Energien der Quantenpunkte auf einer Pikosekunden-Skala verschieben. Dadurch wird die Laserintensität moduliert. Zusätzlich wirken dynamische Effekte, die die Laserintensität beeinflussen.
Diese Arbeit ist zusammen mit der AG Bayer von der TU Dortmund und Proben der Universität Würzburg entstanden.
doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.133901
Neue Publikation über die Wechselwirkung von komplexen Lichtfeldern mit Nanostrukturen
Licht kann zusätzlich zum Spindrehimpuls auch einen Bahndrehimpuls haben, was die Wechselwirkung mit Materie stark verändern kann. Trifft Licht mit Drehimpuls auf eine plasmonische Nanostruktur können Resonanzen angeregt werden, die sonst dunkel sind. Dies erlaubt, dass man Informationen über den Bahndrehimpuls des Lichts auslesen kann.
Diese Arbeit ist zusammen mit der AG Hess vom Imperial College London, UK, entstanden.
doi.org/10.1021/acsphotonics.6b00980
Neue Publikation über den Einfluss von Phononen auf die optischen Signale eines Quantenpunktes
Wird ein Quantenpunkt stetig mit einem Lichtfeld an- und abgeregt, sind die gekoppelten Quantenpunkt-Licht-Zustände die neuen Eigenzustände des Systems. Das zugehörige Absorptionsspektrum hat bis zu drei Linien, die das so genannte Mollow-Triplet bilden. In einem Pump-Probe Setup haben wir die aus der Dynamik resultierenden optischen Signals des Systems analysiert. Des Weiteren haben wir den Einfluss der Phononen auf die optischen Signale studiert, die die Relaxation in den Grundzustand des gekoppelten Systems widerspiegeln.
doi.org/10.1103/PhysRevB.95.125308