Terahertzfeld-induzierte Stoßionisationslawinen in GaAs

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	13 September 2004
Referee:	K. F. (Prof. Dr.) Renk
Date of exam:	10 August 2004
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Alumni or Retired Professors > Group Karl F. Renk
Keywords:	Ionisation , Laserionisation , Lawinendurchbruch , GaAs , Galliumarsenid-Bauelement , Terahertzbereich , FIR-Spektroskopie , Nichtlineare Spektroskopie , Infrarotspektroskopie , Übergitter , Infrarotlumineszenz , Photolumineszenz , Lumineszenz , Photostro , , impact ionisation , Terahertz radiation , photoluminescence , avalanche breakdown , nonlinear spectroscopy
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	10220

Abstract (German)

Es wird die Erzeugung von Terahertzfeld-induzierten Stoßionisationslawinen in GaAs-Mikrokristallen beschrieben. Für die Erzeugung der Stoßionisationslawinen wurde gepulste, leistungsstarke Ferninfrarotstrahlung (Frequenz etwa 1 THz) mit Hilfe einer Antenne in einem n-dotierten GaAs-Mikrokristall konzentriert. Dadurch wurden Feldstärken erreicht, bei denen ein Elektron-Loch-Plasma durch ...

Abstract (German)

Es wird die Erzeugung von Terahertzfeld-induzierten
Stoßionisationslawinen in GaAs-Mikrokristallen beschrieben. Für
die Erzeugung der Stoßionisationslawinen wurde gepulste,
leistungsstarke Ferninfrarotstrahlung (Frequenz etwa 1 THz) mit
Hilfe einer Antenne in einem n-dotierten GaAs-Mikrokristall
konzentriert. Dadurch wurden Feldstärken erreicht, bei denen ein
Elektron-Loch-Plasma durch Interband-Stoßionisation erzeugt wurde.
Die Stoßionisation wurde nachgewiesen mit Hilfe der
Lumineszenzstrahlung, die oberhalb eines Schwellenwertes für die
Leistung der THz-Strahlung auftrat. Das Lumineszenzsignal stieg
rapide mit der Leistung der THz-Strahlung an. Das Plasma
reduzierte die THz-Feldstärke im Kristall und bremste die
Ausbildung der Lawine. Die stärksten THz-Strahlungspulse wurden
von Strompulsen begleitet. Die Strompulse folgten vermutlich aus
einem Zusammenwirken der Diffusion heißer Ladungsträger, dem
Gradienten in der Gittertemperatur und der Unsymmetrie des
Mikrokristalls und seiner Umgebung. Für die Untersuchung wurde die
"`Transient-pulse nonlinear spectroscopy"'-Methode entwickelt und
verwendet. Diese Spektroskopiemethode ermöglicht es, die Pulsform
und die absolute Leistung eines Ferninfrarot-Strahlungspulses zu
messen und synchron den von diesem Strahlungspulse hervorgerufenen
Respons einer Probe zu registrieren.

Translation of the abstract (English)

The build up of Terahertz field induced impact ionization avalanches in GaAs microcrystals is studied. For the production of the impact ionization avalanches pulsed high-power farinfrared radiation (frequency ~ 1 THz) was concentrated in an n-doped GaAs-microcrystal by use of an antenna. Field amplitudes were reached at which an electron-hole-plasma was produced via interband impact ionization. ...

Translation of the abstract (English)

The build up of Terahertz field induced impact ionization
avalanches in GaAs microcrystals is studied. For the production of
the impact ionization avalanches pulsed high-power farinfrared
radiation (frequency ~ 1 THz) was concentrated in an n-doped
GaAs-microcrystal by use of an antenna. Field amplitudes were
reached at which an electron-hole-plasma was produced via
interband impact ionization. The impact ionization was indicated
by luminescence radiation which appeared above a threshold
THz-power. The luminescence signal increased strongly with
increasing radiation power. The plasma reduced the THz field
strength in the crystal and slowed down the build up of the
avalanches. The strongest THz radiation pulses were accompanied by
current pulses. Probably the current pulses were a result of an
interplay of diffusion of hot carriers, a gradient in the lattice
temperature, and the asymmetry of the microcrystal and his
surrounding. For the study a method called "transient-pulse
nonlinear spectroscopy" was developed and used. This method allows
to measure the shape and absolute power of a farinfrared radiation
pulse synchronously with the response of a probe sample.

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