Publikationsrepositorium - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Mit Hilfe der Kurzzeitspektroskopie ist es möglich die Ladungsträgerdynamik in unterschiedlichen Materialsystemen direkt zu untersuchen. Bei sog. „Pump-Probe-Messungen“ werden z. B. Ladungsträger oder Moleküle mit einem sehr intensiven, aber auch sehr kurzen Laserpuls angeregt. Ein zweiter, wesentlich schwächerer Puls wird verwendet um die verursachte Änderung zu messen. Durch eine zeitliche Verschiebung des zweiten Pulses kann gemessen werden, wie lange das System braucht um die Energie wieder abzugeben. Eine einfache Skizze eines Aufbaus für Pump-Probe-Messungen, sowie ein Beispiel für das Ergebnis einer Messung sind in Abb. 1 gezeigt. Diese Untersuchungen sind beispielsweise besonders wichtig zur Entwicklung und Optimierung elektro-optischer Bauelemente wie z. B. Detektoren oder optische Modulatoren.
Die erreichbare zeitliche Auflösung bei diesen Messungen hängt im Wesentlichen von der Pulsdauer des Lasersystems ab. In diesem Vortrag werden verschieden Lasersysteme zur Erzeugung ultra-kurzer Laserpulse in einem breiten Spektralbereich vom nahen bis zum fernen Infrarot vorgestellt (800 nm – 250 µm). Zu jedem vorgestellten System wird als Beispiel eine Messung der Ladungsträgerdynamik in Graphen gezeigt, das aus einem zweidimensionalen Gitter aus Kohlenstoffatomen besteht. Dieses relativ neue Material, für dessen Untersuchung der Nobelpreis für Physik 2010 verliehen wurde, ist neben der Verwendung in der Elektronik speziell für Anwendungen in der Optoelektronik interessant. Durch die Verwendung verschiedener Wellenlängen können in diesem Material unterschiedliche physikalische Effekte untersucht werden.