Philipps-Universität Marburg Halbleiter benimmt sich daneben

Markus Stein bereitet das Experiment vor, das die ungewöhnlichen Eigenschaften des verwendeten Halbleiters zutage förderte.
Markus Stein bereitet das Experiment vor, das die ungewöhnlichen Eigenschaften des verwendeten Halbleiters zutage förderte.

Physiker sind beim Experimentieren mit Halbleitern auf ein abweichendes Verhalten gestoßen, das sich nicht mit den bekannten physikalischen Mechanismen erklären lässt.

Leuchtdioden und viele andere optoelektronische Bauelemente, enthalten Halbleiterquantenfilme, das sind dünne Schichten, die zwischen anderen Materialien eingebettet sind und Photonen absorbieren können. Bei bestimmten Wellenlängen wird die elektromagnetische Strahlung besonders gut absorbiert, sie werden auch Absorptionslinien genannt. Bestrahlen Forscher das Halbleitermatierual, werde diese Linien schwächer und breiter.

Der Physikdoktorand Markus Stein fand nun heraus, dass die Linien unter bestimmten Bedingungen auch stärker und schmaler werden können. »Das ist ein für uns völlig unerwarteter Effekt«, sagt Professor Dr. Martin Koch, der die Marburger Arbeitsgruppe Halbleiterphotonik leitet, in der Stein derzeit seine Doktorarbeit anfertigt: »Alle Erklärungsversuche auf der Grundlage bekannter physikalischer Mechanismen versagen.«

Für seine Experimente verwendete Stein Material, das die Arbeitsgruppe Halbleiterepitaxie hergestellt hat. Die Proben enthalten Quantenfilme, die Stein mit einem kurzen Laserpuls anregte, der nach etwa einer Nanosekunde zu einer verstärkten Absorption führte.

Die untersuchten Halbleiter taugen als Muster für Materialsysteme, bei denen eine räumliche Ladungsübertragung stattfindet, wie etwa bei Solarzellen. Daher vermutet Koch, dass die Fachwelt das neue Phänomen zum Anlass nimmt, um weitere Experimente durchzuführen und die Befunde theoretisch zu erklären. Technische Anwendungen sind nicht auszuschließen, liegen aber einstweilen noch in ferner Zukunft.

Die Forschergruppe von der Philipps-Universität Marburg berichtet über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe des Fachblatts »Physical Review Letters«.