Elektron-Elektron-Wechselwirkung in Halbleitern

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird die Nichtgleichgewichts-Vielteilchen-Dynamik in verschiedenen niederdimensionalen Halbleitersystemen untersucht. Dabei wird besonders auf die Unterschiede zwischen kohärenter und inkohärenter Dynamik eingegangen. Als Beispiel eines Systems mit anfänglich kohärenter Dynamik wird ein optisch angeregter Halbleiter in einem starken Magnetfeld untersucht. Im Rahmen einer Dichtematrix-Theorie kann gezeigt werden, dass die vom Laserlicht aufgeprägte Kohärenz zur Ausbildung hochkorrelierter Zustände führt und daher die Berücksichtigung von exzitonischen und biexzitonischen Korrelationsfunktionen in der Theorie notwendig ist, um Ergebnisse nichtlinearer optischer Experimente qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Bei der Ableitung der Bewegungsgleichungen wird auch der Zusammenhang der Dichtematrix-Theorie mit den Nichtgleichgewichts-Greenschen-Funktionen diskutiert, insbesondere im Hinblick auf die Integration biexzitonischer Korrelationen. Die inkohärente Vielteilchendynamik wird anhand des elektronischen Transportes in Halbleiterheterostrukturen diskutiert. Ausgehend von detaillierten numerischen Untersuchungen zur Diskretisierung der Bewegungsgleichungen für die elektronische Verteilungsfunktion, kann gezeigt werden, dass die Berücksichtigung der Zeitabhängigkeit eine natürliche und effektive Möglichkeit bietet, Selbstkonsistenzbedingungen für das Potential und den Rand zu erfüllen. Ausserdem kann auf diese Weise die Elektron-LO-Phonon-Streuung als wichtigster Streuprozess bei niedrigen Ladungsdichten eingeschlossen werden.