Promotionsvortrag von Eiko Evers

Die Kernspins in Halbleitern bilden durch die fehlende Wechselwirkung mit Licht ein quantenmechanisches System mit langen Spin-Relaxationszeiten, die durch die Entkopplung vom umgebenden Festkörper in verspannten Nanostrukturen noch verlängert werden. Residente Elektronen in der Nanostruktur erlauben es, die Polarisation des Lichts auf das Kernspinsystem zu übertragen und optisch zugänglich zu machen, weil die Elektronenlokalisierung für eine effiziente Kopplung des Elektronenspins mit den Kernspins über die Fermikontakt-Hyperfeinwechselwirkung sorgt. In dieser Arbeit wird zum einen die isotopenaufgelöste Kernspindynamik in einem Cadmiumtellurid-Quantentopf mit Hilfe von Kernspinresonanzpulsen charakterisiert und eine Angleichung der Dynamik der eigentlich unabhängigen Isotopenspins beobachtet. Für die stärkere Lokalisierung in negativ dotierten Indiumgalliumarsenid-Quantenpunkten werden zum anderen zwei Kernspinpolarisationsprotokolle untersucht. Erstens erlaubt die verbesserte Präzessionsfrequenzauflösung des im Umfeld der Arbeit entwickelten, erweiterten Pump-Probe-Aufbaus die detaillierte Untersuchung der bekannten kerninduzierten Frequenzfokussierung. Zweitens wird die optische Anregung mit einer Pulsfrequenz von 1 GHz beschrieben. Dadurch wird eine signifikante Kernspinpolarisation in einem transversalen Magnetfeld induziert und gleichzeitig die Fluktuation der ungeordneten Kernspins reduziert.