Von künstlichen Atomen zu Molekülen: Optische Spektroskopie an einzelnen und gekoppelten Halbleiter‐Quantenpunkten

Das Spalten von Halbleiterstrukturen im Vakuum und das anschließende Aufwachsen von neuen Schichten auf den entstandenen Spaltflächen ermöglicht es, Schichtdicken in allen drei Raumrichtungen auf atomarer Skala zu kontrollieren. Mit dieser Methode lassen sich am Kreuzungspunkt von drei Quantenfilmen Quantenpunkte — „künstliche Atome ” — herstellen, deren Abmessungen, Form und Position vollkommen durch den Wachstumsprozeß definiert ist. Hochortsauflösende, optische Spektroskopie gestattet es, einzelne solcher nur etwa 7×7×7nm 3 großer Quantenpunkte, die äußerst scharfe Linien aufweisen, zu untersuchen. Darüber hinaus lassen sich Paare quantenmechanisch gekoppelter Quantenpunkte sowie eindimensionale Quantenpunktübergitter realisieren. Auf diese Weise gelingt es, den Übergang vom „künstlichen Atom” zum „künstlichen Molekül” und das damit verbundene Entstehen von bindenden und antibindenden Zuständen zu verfolgen. Die Kopplungsstärke zwischen den Quantenpunkten läßt sich im Gegensatz zu Experimenten mit echten Atomen über den „interatomaren” Abstand kontinuierlich abstimmen und spiegelt sich direkt in der energetischen Aufspaltung zwischen den bindenden und antibindenden Niveaus sowie in den Linienbreiten der entsprechenden optischen Übergänge wider.