Promotionsvortrag von Binodbihari Panda

Ein Exziton ist ein Coulomb-gebundener Komplex aus einem Elektron im Leitungsband und einem Loch im Valenzband, der normalerweise in Halbleitern und Isolatoren vorkommt. Kupferoxydul, Cu2O, ist ein Halbleiter, der hoch angeregte Zustände von Exzitonen beherbergt, die als Rydberg-Exzitonen bezeichnet werden, in Anlehnung an ihre atomaren Gegenstücke, die Rydberg-Atome. Bislang wurden Rydberg-Exzitonen mit Hauptquantenzahlen bis zu n = 30 beobachtet.
Der wichtigste Faktor, der die weitere Ausdehnung der Rydberg-Exzitonenreihe einschränkt, ist das Vorhandensein von geladenen Verunreinigungen oder Defekten, die den meisten Halbleitern eigen sind und als Hauptquelle für Ladungsrauschen dienen. Daher ist eine makellose Probe ohne solche Verunreinigungen für alle Anwendungen, die empfindlich auf Ladungsrauschen reagieren, unerlässlich. In dieser Arbeit wird zunächst eine Technik zur Verringerung geladener Verunreinigungen in Halbleitern unter Verwendung von Rydberg-Exzitonen vorgestellt, die als Purification bezeichnet wird. Zweitens wird die Dynamik der Purification mittels zeitaufgelöster Pump-Probe-Spektroskopie untersucht. Eine sorgfältige Analyse der komplizierten Relaxation des Signals nach dem Ende des Pumpimpulses deckt die zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen des Purificationprozesses auf und gibt Einblicke in dieWechselwirkungen zwischen Exzitonen und Verunreinigungen. Schließlich wird eine umfassende Studie der Wechselwirkungsdynamik von Rydberg-Exzitonen mit anderen Ladungsträgern, wie anderen Exzitonen, Elektron-Loch-Plasma und Verunreinigungen, unter verschiedenen Anregungsszenarien durchgeführt.