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Halbleiterphysik: Blitzschnell abgeschirmt



Ein Teilchen bleibt selten allein, schon gar nicht, wenn es geladen ist. So sind negative Elektronen in einem Halbleiter innerhalb eines winzigen Augenblicks von positiv geladenen Löchern umgeben und bilden dann so genannte Quasiteilchen, die sich ganz anders verhalten als nackte Elektronen. Nun ist es Physikern an der Technischen Universität München unter Leitung von Andreas Leitenstorfer gelungen, den bislang für unmessbar kurz gehaltenen Vorgang doch zu beobachten: In nur siebzig Femtosekunden (billiardstel Sekunden) werfen sich die Elektronen demnach "einen Mantel aus positiven Löchern um". Die Münchner Physiker erzeugten zunächst mit einem ultrakurzen Laserpuls von nur wenigen Femtosekunden Dauer in einem Galliumarsenid-Kristall ein dichtes Plasma aus Elektronen und Löchern. Ein zweiter Laserblitz – mit anderer Wellenlänge, sodass er nicht ebenfalls vom Halbleiter absorbiert wurde – durchquerte den Kristall kurz darauf. Aus den zeitlichen Änderungen seiner Amplitude und Phase ließ sich auf die Ladungsverteilung und auf die Quasiteilchen schließen, die sich im Plasma bildeten. Zu verstehen, wie diese Abschirmung genau vor sich geht und wie sie den Quasiteilchen ihre besonderen Eigenschaften verleiht, ist eine zentrale Frage bei der Entwicklung von elektronischen Hochgeschwindigkeits-Bauelementen oder neuartigen quantenelektronischen Bauteilen. (Nature, Bd. 414, S. 286)

Aus: Spektrum der Wissenschaft 1 / 2002, Seite 27
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
1 / 2002

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 1 / 2002

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