Optische Rasternahfeldmikroskopie und -spektroskopie an Halbleiternanostrukturen und Plasmonischen Kristallen (PDF)

Nanophotonik ist eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. In diesem Kontext stellt die optische Rasternahfeldmikroskopie (SNOM) ein wichtiges Instrument dar, um optische Eigenschaften auf einer räumlichen Skala von einigen Nanometern zu untersuchen. In dieser Arbeit findet diese in unterschiedlichen Konfigurationen und an unterschiedlichen Proben Anwendung. Die Basis bildet dabei ein Tieftemperatur-SNOM, bei dem die Probe bis auf fünf Kelvin abgekühlt werden kann. Dieses wird in Verbindung mit verschiedenen Lichtquellen, unterschiedlichen Sonden und auch verschiedenen Detektoren zu räumlich, spektral und zeitlich aufgelösten Untersuchungen verwendet. Zum einen werden die Eigenschaften der Photolumineszenz von Exzitonen in atomar rauen Halbleiterquantenfilmen untersucht. Das Verhalten der Exzitonen, für die die zufälligen Dickenfluktuationen der Quantenfilme ein Unordnungspotential darstellen, wird dabei durch die exzitonische Wellenfunktion bestimmt. Es wird systematisch die Abhängigkeit von Anregungsleistung, Probentemperatur und Anregungswellenlänge untersucht. Die Auswertung der Messungen erfolgt dabei durch statistische Methoden. Zum anderen wird die räumliche und spektrale Nahfeldintensitätsverteilung von Plasmonischen Kristallen untersucht, die durch die photonische Wellenfunktion bestimmt ist. Dies wird mit Fernfeldmessungen und Simulationen nach der Streumatrixmethode verglichen.