In dieser Arbeit werden Quantenstrukturen, die durch das Überwachsen von Spaltflächen hergestellt werden, theoretisch simuliert, experimentell realisiert und durch Mikrophotolumineszenzspektroskopie charakterisiert. Im Mittelpunkt steht dabei die Optimierung der strukturellen Qualität der gewachsenen Proben und die Erhöhung der Einschlußenergie der Strukturen.

Zur theoretischen Optimierung der Probenstrukturen werden erstmals systematische Simulationen an einer Vielzahl von unterschiedlichen Strukturen mit der Simulationssoftware nextnano3 durchgeführt. Unter anderem durch die Verwendung der k.p-Theorie wird eine höhere Genauigkeit als bei bisherigen Rechnungen erreicht. Um die jeweils besten Strukturparameter zu ermitteln, wurde ein evolutionäres Optimierungsverfahren implementiert, bei dem eine Vielzahl von unterschiedlichen Strukturen auf einem PC-Cluster berechnet und verglichen werden.

Da das Überwachsen von Spaltflächen ein vergleichsweise komplexes Verfahren ist und sich die verwendeten Wachstumsparameter nicht ohne Anpassung von einer MBE-Anlage zu einer anderen übertragen lassen, müssen entscheidene Teilschritte einzeln untersucht und optimiert werden. Insbesondere wird an 120 gewachsenen Proben untersucht, welche Kombination von Wachstumsparametern zu Quantenfilmen mit reproduzierbaren Übergangsenergien und möglichst glatten Grenzflächen führt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden symmetrische, asymmetrische und verspannte Quantendrähte sowie symmetrische Quantenpunkte erstmals erfolgreich in der Regensburger MBE-Anlage hergestellt. Als praktische Anwendung des Überwachsens von Spaltflächen wurden darüber hinaus zwei optisch gepumpte Quantendrahtlaser mit symmetrischen und asymmetrischen Quantendrähten hergestellt und charakterisiert.

In dieser Arbeit werden zum Überwachsen von Spaltflächen entscheidende neue Erkenntnisse gewonnen, verschiedene praktische Probleme gelöst und unterschiedliche Strukturkonzepte systematisch untersucht und verglichen. Dies eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für weiterführende Experimente, von denen einige im Folgenden vorgestellt werden.

The Cleaved Edge Overgrowth technique is used to fabricate quantum wires and dots, formed by quantum mechanically bound states at the T-shaped intersection between two or three perpendicular GaAs-based quantum wells. Precise control of sample geometry and alloy composition make these structures attractive for studying intrinsic effects due to the reduced dimensionality. An important property is the confinement energy Ec.

This work includes the theoretical simulation, experimental realization and characterization of these structures, focusing on growth optimization and enhancement of the confinement energy. The samples are grown by molecular beam epitaxy and studied by photoluminescence spectroscopy. As a practical example, different optically-pumped quantum wire lasers based on this technique are fabricated and their properties compared.