08 Fakultät Mathematik und Physik
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Item Open Access Grenzflächendurchmischung in Dünnschichtsystemen durch Hochenergie-Ionenbestrahlung(2003) Schattat, Beate; Bolse, Wolfgang (Prof. Dr. rer. nat.)Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung ionenstrahlinduzierter Grenzflächendurchmischung in Dünnschichtsystemen. Dabei sollte insbesondere geklärt werden, inwieweit Atomtransportprozesse über die Grenzfläche eines Schichtsystems in einer hoch angeregten Ionenspur stattfinden. Betrachtet wurden Oxide (NiO, Cu2O, CuO, ZnO) auf amorphem SiO2, NiO und Ni3N auf verschieden Substraten (SiO2, Si3N4, SiC, Si, Al2O3), sowie Metalle (Ni, Cu) auf SiO2. Die Präparation der etwa 100 nm dicken Deckschichten erfolgte mittels (reaktivem) Magnetronsputtern. Die Grenzflächendurchmischung wurde in Abhängigkeit von der deponierten Energiedichte des Ions untersucht. Dazu wurden die Proben mit Ar-, Ni-, Kr-, Xe- und Au-Ionen von 90 MeV bis zu 350 MeV bei ca. 80 K bestrahlt. In diesem Energiebereich (MeV/amu) verlieren die Ionen ihre Energie primär über Anregungs- und Ionisationsprozesse im Elektronensystem (elektronischer Energieverlust Se). Zum Vergleich wurden einige Systeme mit 0.9 MeV Xe bestrahlt, da hier (keV/amu) der nukleare Energieverlust über elastische Stöße zwischen Ion und Targetatomen dominiert. Wichtigste Analysetechnik bildete die Rutherford Rückstreuspektrometrie (RBS), mit deren Hilfe die Konzentrationstiefenprofile an der Grenzfläche bestimmt werden konnten. Es zeigte sich bei allen untersuchten Schichtsystemen, dass Grenzflächendurchmischung erst oberhalb einer materialabhängigen Schwelle Sec einsetzt. Zwischen dem Einsetzen der Durchmischung und dem Auftreten von Ionenspuren in den einzelnen Materialien konnte eine Korrelation nachgewiesen werden. Danach setzt die Grenzflächendurchmischung erst ein, wenn die Spurbildungsschwellen in beiden Materialien des Dünnschichtsystems überschritten sind. Ähnlich wie bei der Spurbildung fällt die Mischschwelle für Isolatoren am geringsten aus. Bei höherem elektronischen Energieverlust wurde auch Grenzflächendurchmischung in Si-Schichtsystemen beobachtet. Für Ni und Cu auf SiO2 konnte selbst bei der größten deponierten Energiedichte (Au-Bestrahlung) kein Mischeffekt beobachtet werden. Nach dem Thermal Spike Modell findet der Energieübertrag vom Elektronensystem auf das Gitter über Elektron-Phonon-Kopplung statt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Korrelation zwischen den Schwellen der Grenzflächendurchmischung und den für dieses Modell wichtigsten Parametern (Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität, Schmelztemperatur und Bandlücke) gefunden werden. Entsprechend dem Thermal Spike Modell kommt es in Folge der Ionenbestrahlung zu einer Erhöhung der Temperatur im Gitter, die nahe der Ionenbahn sogar den Schmelzpunkt des Materials überschreiten kann. Diese gaussförmige Temperaturverteilung verbreitert sich aufgrund der Wärmeleitung im Verlauf der Zeit und erreicht nach einigen 10 bis 100 ps wieder die Umgebungstemperatur. Abschätzungen von Diffusionskonstanten aus den beobachteten Mischraten stützen die These, dass die Grenzflächendurchmischung in flüssiger Phase erfolgt. Ein anderes theoretisches Modell basiert auf der Coulombabstoßung ionisierter Targetatome entlang der Ionenbahn. Nach dem Coulomb Explosions Modell ist eine Korrelation zwischen dem Elastizitätsmodul und der Schwelle der Grenzflächendurchmischung zu erwarten. Da ein solcher Zusammenhang nicht gefunden wurde, ist die Coulomb Explosion als dominierender Prozess auszuschließen. Oberhalb der Schwelle wächst die Mischrate quadratisch mit dem elektronischen Energieverlust. Ein solches Verhalten ist nach dem Global Thermal Spike Modell zu erwarten. Das Global Thermal Spike Modell geht von einer nahezu eindimensionalen instantanen Energiedeposition entlang der Ionenbahn aus, die sich anschließend in Form von Wärmeenergie radial zur Ionenbahn verteilt und so die Ausbildung zylindrischer Spuren erklärt. Neben den Untersuchungen an Dünnschichtsystemen wurde die ionenstrahlinduzierte Spurbildung in NiO-Einkristallen analysiert. Dazu wurden die Proben im gleichen Energiebereich bestrahlt und anschließend mit einem Transmissions Elektronen Mikroskop untersucht. Neben 10 nm großen kugelförmigen Ausscheidungen an der Probenoberfläche wurden hohle Kanäle von etwa 3 nm Durchmesser entlang der Ionenbahn gefunden. Ein Erklärungsansatz des Phänomens basiert auf der Dichteänderung der flüssigen gegenüber der kristallinen Phase, was aufgrund des hohen Drucks zu Ausscheidungen an der Probenoberfläche führt. Rekristallisationsprozesse in Folge der Spurbildung könnten das Aufreißen entlang der Ionenbahn erklären.Item Open Access Optical and quantum optical properties of a quantum dot-atomic vapor interface(2021) Vural, Hüseyin; Michler, Peter (Prof. Dr.)The pathway to advanced quantum technological applications often includes hybrid quantum systems of matter mediated by quantum-states of light. This thesis examines a particular hybrid system formed by a single semiconductor quantum dot (QD) and cesium (Cs) atoms in a hot vapor. Pulsed resonant excitation of single InGaAs QDs is utilized to realize precisely timed emission of pure single and indistinguishable photons. This enables detailed studies of the interaction of one- and two-photon Fock-states with a hot Cs vapor within the framework of the slow-light effect. A delay line for both Fock-states is realized achieving high fractional delays, while the photon statistics of the transmitted light is investigated after the vapor. On that basis, via Hong-Ou-Mandel measurements, the implications of pulse distortion for future quantum networks that rely on two-photon interference is investigated. Moreover, the essential connection between dispersion and unique pulse distortion is exploited for a novel time-domain high-resolution spectroscopy. It allows to tackle the open problem of characterizing spectral diffusion dynamics of on-demand operated quantum emitters. With this method, assessing their performances for quantum optical applications by straightforward photon-correlation is achieved.Item Open Access Modifikation von Halbmetall- und Halogenid-Dünnschichtsystemen durch Hochenergie-Ionenbestrahlung(2007) Paulus, Hartmut; Bolse, Wolfgang (Prof. Dr.)Gegenstand dieser Arbeit war die Untersuchung verschiedener durch Hochenergie- Ionenbestrahlung (SHI) induzierter Prozesse in Dünnschichtsystemen. Dabei wurden Daten zur Grenzflächendurchmischung von Bariumfluorid und Kalziumfluorid auf Substraten aus kristallinem Silizium, amorphem Silizium und amorphem Siliziumoxid, sowie des Halbmetalls Bismut auf Substraten aus kristallinem Silizium und amorphem Siliziumoxid gesammelt. Die Herstellung der Schichtsysteme erfolgte durch thermisches Aufdampfen der Deckschicht entweder beheizten oder bei Raumtemperatur befindlichen Substraten. Um die deponierten Energiedichte zu variieren, wurden die Proben mit Ar-, Kr-, Xe- und Au-Ionen von 110 MeV bis zu 600 MeV Energie bestrahlt. Alle Proben wurden mit Rutherford Rückstreuspektrometrie (RBS) untersucht und so Konzentrationstiefenprofile verschiedener Elemente in der Probe zur Quantifizierung der Grenzflächendurchmischung gewonnen. Außerdem liefert diese Methode Informationen über die atomare Flächenbelegung und deren laterale Schwankungen. Grenzflächendurchmischung durch SHI: Systeme mit kristallinem Silizium als Substrat zeigten in keinem Fall eine Grenzflächendurchmischung. In Übereinstimmung mit dem bisherigen Kenntnisstand zeigten Schichtsysteme, die eine Grenzflächendurchmischung aufwiesen, eine materialabhängige Schwelle für das Einsetzten dieses Prozesses. Die gefundenen Mischraten sind mit den bekannten Mischraten für kovalent gebundener Materialien vergleichbar. Die bekannte Korrelation zwischen dem Einsetzen der Durchmischung und dem Auftreten von Ionenspuren in den einzelnen Materialien, konnte in dieser Arbeit bestätigt werden. Sind die Stoffe welche die Grenzfläche bilden, chemisch nicht mischbar, dann tritt auch keine Grenzflächendurchmischung auf. Dies ist beim System Bismut auf Siliziumoxid der Fall. Es konnte gezeigt werden, dass Bismut nur dann in einer Siliziumoxid Matrix diffundieren kann, wenn zusätzlicher Sauerstoff vorhanden ist. Die nach dem Thermal Spike Modell erwartete Korrelation zwischen den Schwellen der Grenzflächendurchmischung und den für dieses Modell wichtigen Materialkonstanten konnte für die untersuchten Materialien bestätigt werden. Für eine Diffusion der Materialien in geschmolzener Phase, wie dies das Thermal Spike Modell nahe legt, sprechen die Werte für die Diffusionskonstanten, die aus den Mischraten bestimmt wurden. Die in dieser Arbeit beobachteten Mischraten wachsen oberhalb der Schwelle quadratisch mit dem elektronischen Energieverlust. Ein solches Verhalten wurde auch bei kovalent gebundenen Materialien gefunden und lässt sich mit dem Global Thermal Spike Modell erklären. Trägt man die Wurzel der Mischrate als Funktion des Energieverlustes auf, so wächst diese oberhalb der Schwelle linear mit dem Energieverlust. Die Steigung dieser Geraden ist die Mischeffizienz. Die für die Mischeffizienzen bestimmten Werte sind mit denen kovalent gebundener Isolatoren vergleichbar. Kompaktierung durch SHI: Das erste Mal konnte die Kompaktierung poröser nicht amorpher Materialien durch SHI experimentell nachgewiesen werden. Hierzu wurden poröse Schichten aus Bariumfluorid und Kalziumfluorid auf kristallinem Silizium und amorphem Siliziumoxid hergestellt. In Übereinstimmung mit den Vorhersagen der Theorie hängt die, Kompaktierungsrate (Zunahme der mittleren Dichte) nur von der anfänglichen Dichte des Materials, nicht aber von der Dicke der Schicht ab. Gleichzeitig mit der der Kompaktierung, wird die laterale Dichteverteilung homogenisiert. Die Daten aus den RBS-Messungen ermöglichen eine Quantifizierung der lateralen Dichteschwankungen,die exponentiell mit der Bestrahlungsfluenz abnehmen. Die Homogenisierungsrate steigt in den untersuchten Materialien linear mit dem Energieverlust an. Je dicker eine Schicht ist und je größer die anfänglichen Dichteschwankungen sind, um so langsamer erfolgt die Homogenisierung. Sowohl die Abhängigkeit der Homogenisierung von der Schichtdicke, als auch die Unabhängigkeit der Kompaktierung von der Schichtdicke, konnten durch Computer-Simulationen bestätigt werden. Aus den RBS-Messungen ließ sich außerdem die Abnahme der atomaren Flächenbelegung durch das Absputtern von Molekülen auf Grund des elektronischen Energieverlustes der Ionen im Material bestimmen. Die sehr hohen Sputterausbeuten, die für Halogenidverbindungen typisch sind, konnten in dieser Arbeit für Bariumfluorid und Kalziumfluorid beobachtet werden. Die experimentellen Ergebnisse einer internationalen Forschergruppe zum Sputterverhalten von Kalziumfluorid-Einkristallen Konnten durch Experimente mit Dünnschichtsystemen bestätigt werden.Item Open Access InP/(Al,Ga)InP quantum dots on GaAs- and Si-substrates for single-photon generation at elevated temperatures(2013) Bommer, Moritz; Michler, Peter (Prof. Dr.)This work concentrates on optical investigation on single-photon generation for applications in communications, quantum cryptography, and quantum computing. Single-photon sources for commercial devices require robustness in their working conditions, e.g. temperature, pressure, etc. as well as high output rates and emission directionality. From the many possibilities of generating single-photons like single-atoms, parametric down-conversion, nitrogen vacancy centers in diamond etc., InP quantum dots have been chosen for detailed analysis in this thesis. The InP and InAs quantum dots discussed in this work, are epitaxially fabricated by MOVPE in the Stranski-Krastanov growth-mode. In order to access a single quantum dot, different approaches of processing and pre-processing like shadow masks, mesas, micro-pillars, and site-controlled growth are employed. The quantum dots have been fabricated on different substrates, namely miscut and exactly oriented GaAs, Si, and Ge virtual substrate on Si. The latter two might allow complementary metal oxide semiconductor (CMOS)-compatibility, which is of high interest because it allows the integration of optical elements into the commercially well established Si based environment. Here, the influence of different substrates on the single-photon emission properties of quantum dots has been investigated. For detailed analysis of the fabricated samples, various measurement techniques like X-ray diffraction, secondary ion mass spectrometry, scanning electron microscopy, atomic-force microscopy, photoluminescence spectroscopy on single quantum dots and ensembles of quantum dots, TCSPC, and photon statistics measurements were utilized. The main focus of this work lies on the latter, optical measurements of single quantum dots. Extending the temperature range for InP quantum dots based single-photon sources from the current maximum temperature of 80K towards the regime of Peltier-cooling (≥ 150K) is very desirable, because it reduces the footprint of a device and its servicing costs drastically. In this work, an enhancement of the working temperature up to 110K, with g(2)deconv.(τ = 0) = 0.41, has been shown. Therefore, detailed temperature dependent studies on the physics of single-photon generation have been performed. The thermal activation of charge carriers into the barrier, limiting their working temperature and especially, the spectral linewidth broadening by temperature, with respect to the biexciton binding energy, has been investigated in detail. The results of these studies have been used to build a model of the exciton-biexciton-system. The model extrapolates the temperatures of the system up to 200K. Out of this model, the influence of a spectral biexciton-exciton-overlap and the exciton dark-state on single-photon generation has been investigated.Item Open Access Im Brennpunkt der nuklearen Astrophysik : die Reaktion 12C(α,γ)16O(2004) Fey, Michael; Kneißl, Ulrich (Prof. Dr. rer. nat.)Von theoretischen Astrophysikern wird seit Jahren eine präzisere Messung der thermonuklearen Reaktionsrate der Einfangreaktion 12C(alpha,gamma)16O gefordert. Da diese Reaktionsrate die stellare Nukleosynthese und die Evolution von Sternen massiv beeinflußt, gilt sie als die größte Unsicherheit und das wichtigste noch fehlende Glied im Netzwerk der Sternmodellrechnungen, und die Reaktion 12C(alpha,gamma)16O als die Schlüsselreaktion der Nuklearen Astrophysik schlechthin. Mit dem Ziel, ihre Reaktionsrate genauer zu bestimmen, wurde die Reaktion 12C(alpha,gamma)16O im Rahmen dieser Arbeit zwischen Ecm = 890 keV und 2800 keV erneut vermessen, wobei Schwerpunkte auf der Untersuchung von Interferenzen im Bereich der schmalen 2+-Resonanz bei Ecm = 2.68 MeV und auf Messungen des Wirkungsquerschnitts bei tiefen Energien lagen. Da die Trennung der E1- und E2-Anteile des Wirkungsquerschnitts für die Extrapolation in den astrophysikalisch relevanten Energiebereich Ecm = 0.1-8 MeV aufgrund von Interferenzen unumgänglich ist, wurden in normaler Kinematik Winkelverteilungen der emittierten gamma-Quanten gemessen. Dieser Arbeit liegen zwei neue, komplementäre Experimente zugrunde: Beim ersten Experiment wurden mit einer Anordnung von neun HPGe-Detektoren in 4pi-Geometrie erstmals Winkelverteilungen mit neun Winkelpositionen auf einmal aufgenommen, was überhaupt erst die präzise Vermessung der 2+-Resonanz ermöglichte. Ergänzend dazu wurde in einem zweiten Experiment mit verbesserter Target-Technologie und einem optimierten Setup - bestehend aus drei hocheffizienten HPGe-Detektoren auf einem Drehtisch und einem weiteren feststehenden HPGe-Detektor als Referenz - Winkelverteilungen bei einigen ausgewählten (tiefen) Energien gemessen. Auch hier konnten neun verschiedene Winkelpositionen realisiert und die bislang empfindlichsten Wirkungsquerschnitts-Messungen zur Reaktion 12C(alpha,gamma)16O durchgeführt werden. Mit Hilfe der R-Matrix-Methode wurden die E1- und E2-Anteile des Wirkungsquerschnitts unabhängig voneinander in den relevanten Energiebereich extrapoliert. Der E1-Anteil wurde durch einen 3-Level-R-Matrix-Fit an die Einfangdaten aus den Winkelverteilungsmessungen und an Daten aus Experimenten zur elastischen alpha-Streuung sowie zum beta-verzögerten alpha-Zerfall von 16N beschrieben. Der E2-Anteil wurde durch einen 5-Level-R-Matrix-Fit an die Einfangdaten und elastische alpha-Streudaten bestimmt. In beiden Fällen wurden alle Interferenzmöglichkeiten getrennt betrachtet und jeweils der beste Fit zur Bestimmung der Reaktionsrate verwendet. Durch die Untersuchung der 2+-Resonanz gelang es, für den E2-Anteil einen Großteil möglicher Interferenzkombinationen auszuschließen. Im Fall des E1-Anteils ist durch die Messungen bei tiefen Energien erstmals die eindeutige Festlegung der Interferenzstruktur möglich. Die S-Faktoren bei Ecm = 300 keV ergeben sich zu SE1(300 keV) = 77(17) keVb und SE2(300 keV) = 81(22) keVb. Zur Bestimmung der thermonuklearen Reaktionsrate wurden darüberhinaus alle bekannten gamma-Übergänge, die nicht zu SE1 oder SE2 beitragen, durch Breit-Wigner-Kurven mit energieabhängigen Breiten beschrieben, und damit deren Beitrag zum totalen S-Faktor bestimmt. Die Reaktionsrate wurde dann im Temperaturbereich 0.001 <= T9 <= 10 durch numerische Integration der S-Faktoren ermittelt. Zur Verwendung der Reaktionsrate in Sternmodellrechnungen wurden außerdem Parametersätze für die beiden üblicherweise verwendeten analytischen Fitformeln abgeleitet, die mit Genauigkeiten von 7% bzw. 12% im Temperaturbereich 0.001 <= T9 <= 10 bzw. 0.02 <= T9 <= 10 Gültigkeit besitzen. Durch die beiden neuen Experimente gelang es nicht nur, den Wirkungsquerschnitt der Reaktion 12C(alpha,gamma)16O deutlich empfindlicher als bisher zu vermessen, sondern auch wichtige, neue Informationen über die Interferenzstruktur zu gewinnen, und damit die thermonukleare Reaktionsrate mit einer relativen Unsicherheit von 25% genauer zu bestimmen als es jemals zuvor möglich war.Item Open Access Thin-film InGaAs metamorphic buffer for telecom C-band quantum dots and optical resonators(2023) Sittig, Robert; Michler, Peter (Prof. Dr.)The advent of quantum cryptography applications holds the prospect of opening a new chapter of telecommunication. One vital building block for these technologies is access to efficient non-classical light sources. Recent breakthroughs have been reported in the effort of attaining high-quality single-photon emission from quantum dots inside the crucial telecom C-band. One attractive route in this regard is to apply additional strain-engineering to the established InAs-on-GaAs material system by inserting a metamorphic buffer. This approach has already demonstrated promising optical properties. However, an integration of these quantum dot emitters into an advanced photonic structure to enhance extraction efficiency and to utilize beneficial cavity effects is still missing. This thesis aims at establishing an InGaAs metamorphic buffer that facilitates compatibility with conventional photonic cavity structures as well as common lithography fabrication methods. For this purpose, a next-generation buffer design is proposed and discussed. Its non-linear, strain-optimized content grading enables maximum lattice transition at minimal thickness. This thin-film design is then realized via metal-organic vapour-phase epitaxy. Here, a comprehensive optimization of growth parameters is conducted to attain maximum crystalline quality. This process includes fine-tuning the quantum dot emission to 1550nm wavelength and an optimization for maximum brightness plus minimal fine-structure splitting. Furthermore, the completed layer stack is characterized structurally and design resiliencies within the buffer layer are explored. Markedly, a minimum feasible stable thickness of 170nm is found. Moreover, benchmark emission properties like single-photon purity, linewidth and decay time consistently exhibit favorable comparability to their traditional quantum dot system counterparts. Finally, the integration of the thinfilm metamorphic structure into various exemplary advanced photonic cavities is investigated. Critically, the feasibility of necessary design adaptations is examined, determining flexibilities and limitations. The presented results constitute a significant step towards the fabrication of high-quality single-photon sources inside the telecom C-band based on semiconductor quantum dots. Accordingly, the obtained progress will boost the real world implementation of emerging communication technologies based on non-classical light.Item Open Access Fragmentierung niedrigliegender Dipolmoden in ungeraden Kernen am N=82 Schalenabschluß(2005) Scheck, Marcus; Kneissl, Ulrich (Prof. Dr.)Die ungeraden Kerne 135Ba, 139La und 141Pr am N=82 Schalenabschluß wurden am Bremsstrahlungsmessplatz des Stuttgarter 4.3 MV DYNAMITRON Beschleunigers mit Kernresonanzfluoreszenzexperimenten vermessen. Bis zu einer Anregungsenergie von 4.1 MeV konnten umfangreiche spektroskopische Datensätze (Anregungsenergien, Anregungsstärken, Verzeigungsverhältnisse) der Dipolanregungen gewonnen werden. Der Vergleich der Dipolstärkeverteilungen der ungeraden Kerne mit denen ihrer gg-Rumpfkerne ermöglicht eine systematische Untersuchung der Wechselwirkung des ungepaarten Teilchens mit den kollektiven Dipolanregungen der Rumpfkerne. In gg-Kerne nahe abgeschlossener Schalen ist der 1- Zustand der [2+ x 3-]-Zwei-Phononen-Kopplung die dominierende niedrigliegende Dipolanregung. Im neutronenungeraden Kern ergab der Vergleich der aufsummierten E1-Stärke mit der E1-Stärke der 1- Zustände der beiden Rumpfkerne 134Ba und 136Ba identische Werte. Die beiden protonenungeraden Kerne 139La und 141Pr auf dem N=82 Schalenabschluß zeigten in Bezug auf die 1- Zustände ihrer Rumpfkerne nur ca. 60% der E1-Stärke. Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, daß es sich hierbei um einen bisher nichtverstandenen Kernstruktureffekt handelt.Item Open Access 12C(alpha,gamma)16O - die Schlüsselreaktion im Heliumbrennen der Sterne(2002) Kunz, Ralf; Kneissl, Ulrich (Prof. Dr. rer. nat.)Die Reaktion 12C(alpha,gamma)16O nimmt eine Schlüsselstellung für die Nukleosynthese und bei der Durchführung von Sternmodellrechnungen ein. Von Astrophysikern, die solche Rechnungen durchführen, wurde wiederholt eine genauere experimentelle Bestimmung der Reaktionsrate angefordert, denn ihre Unsicherheiten wirken sich auf die gesamten Nukleosyntheserechnungen aus. Man sieht in der Reaktion 12C(alpha,gamma)16O die wichtigste zu bestimmende Reaktion der nuklearen Astrophysik neben Ne22(alpha,n)Mg25. Deshalb wurde diese Reaktion im Energiebereich Ecm = 0.95 MeV - 2.79 MeV mit weit empfindlicheren Detektoren als bei vorherigen Experimenten neu untersucht. Um eine für die Extrapolation in den astrophysikalisch relevanten Energiebereich um Ecm = 0.3 MeV notwendige Trennung von E1- und E2-Anteil des Wirkungsquerschnittes zu erreichen, wurden im gesamten Energiebereich Winkelverteilungen gemessen. Dies wurde ermöglicht, indem eine dichtgepackte Anordnung aus 3-4 großen Reinstgermaniumdetektoren mit aktiver Abschirmung aus BGO auf einem Drehtisch um das Target aufgestellt wurde. Hierdurch konnten Winkelverteilungen mit 8 bzw. 9 Datenpunkten aufgenommen werden, was genügend Information für eine zuverlässige Bestimmung des E1- und E2-Anteils beim alpha-Einfang liefert. Die Extrapolation in den astrophysikalischen Energiebereich wurde mit der R-Matrix-Methode für E1- und E2-Anteil getrennt durchgeführt. Für den E1-Anteil wurde ein 3-Level-R-Matrix-Fit an die Daten aus dieser Arbeit, an Daten aus Experimenten zur elastischen Streuung und dem beta-verzögerten \alpha-Zerfall von 16N durchgeführt. Dabei wurden alle möglichen Kombinationen für die Interferenzen der Zustände im (alpha,gamma)-Kanal separat behandelt und für den Extrapolationswert der beste Fit ausgewählt. Der E2-Anteil wurde erstmalig durch einen 5-Level-R-Matrix-Fit an die Daten aus dieser Arbeit und an Daten aus Experimenten zur elastischen Streuung beschrieben. Auch hier wurden die Interferenzen getrennt behandelt und der Extrapolationswert aus dem besten Fit extrahiert. Für die S-Faktoren ergeben sich die Werte SE1(0.3 MeV) = 76 +- 20 keV b und SE2(0.3 MeV) = 85 +- 30 keV b. Für die Kaskadenübergänge, also den gamma-Einfang in angeregte Zustände des 16O-Kerns, konnten die Anregungskurven nur aus den zugehörigen Folgeübergängen bestimmt werden. Als Extrapolationswert für den astrophysikalisch relevanten Energiebereich ergibt sich Scasc(0.3 MeV) < 8 keV b als Grenzwert. Aus den R-Matrix-Fits wurde durch numerische Integration die astrophysikalische Reaktionsrate im Temperaturbereich 0.001 <= T9 <= 10 gewonnen. Zusätzlich zu den R-Matrix-Fits für den E1- und E2-Anteil wurden sämtliche bekannten gamma-Übergänge durch Breit-Wigner-Kurven mit energieabhängigen Breiten berücksichtigt. Auch diese Kurven wurden numerisch integriert. Die astrophysikalische Reaktionsrate von 12C(alpha,gamma)16O wird tabellarisch und außerdem mit zwei unterschiedlichen analytischen Formeln wiedergegeben, wie sie heutzutage in den theoretischen Modellen gebräuchlich sind. Sie gelten im Temperaturbereich 0.001 <= T9 <= 10 bzw. 0.02 <= T9 <= 10 und haben eine Genauigkeit von 8% bzw. 12%.Item Open Access Mollow triplet emission properties and dephasing effects in semiconductor quantum dots(2013) Weiler, Stefanie; Michler, Peter (Prof. Dr.)The thesis presents the investigations of the emission properties of the Mollow triplet (resonance fluorescence above emitter saturation) and dephasing effects in semiconductor quantum dots. The investigations of the Mollow triplet emission properties focus on the detuning dependent Mollow triplet emission especially the relative areas and width of the individual Mollow peaks. If both fine-structure components of the exciton are excited a Mollow quintuplet is experimentally observed, which is found to be in agreement with a theoretical model. In addition the indistinguishable photon emission from the individual Mollow sidebands is verified. The investigations on dephasing effects focus on the phonon-assisted incoherent excitation of a quantum dot and a comprehensive study of the emission properties under these excitation conditions. A second study focuses on the non-resonant emitter mode coupling of a quantum dot coupeld to two modes of the micro pillar cavity together with the corresponding emission properties.Item Open Access Integrated optoelectronic devices using lab‐on‐fiber technology(2022) Ricciardi, Armando; Zimmer, Michael; Witz, Norbert; Micco, Alberto; Piccirillo, Federica; Giaquinto, Martino; Kaschel, Mathias; Burghartz, Joachim; Jetter, Michael; Michler, Peter; Cusano, Andrea; Portalupi, Simone LucaSilica fibers are nowadays cornerstones in several technological implementations from long‐distance communication, to sensing applications in many scenarios. To further enlarge the functionalities, the compactness, and the performances of fiber‐based devices, one needs to reliably integrate small‐footprint components such as sensors, light sources, and detectors onto single optical fiber substrates. Here, a novel proof of concept is presented to deterministically integrate optoelectronic chips onto the facet of an optical fiber, further implementing the electrical contacting between the chip and fiber itself. The CMOS‐compatible procedure is based on a suitable combination of metal deposition, laser machining, and micromanipulation, directly applied onto the fiber tip. The proposed method is validated by transferring, aligning, and bonding a quantum‐well based laser on the core of a multimode optical fiber. The successful monolithic device integration on fiber shows simultaneously electrical contacting between the laser and the ferrule, and 20% light in‐coupling in the fiber. These results pave new ways to develop the next generation of optoelectronic systems on fiber. The technological approach will set a new relevant milestone along the lab‐on‐fiber roadmap, opening new avenues for a novel class of integrated optoelectronic fiber platforms, featuring unrivaled miniaturization, compactness, and performances levels, designed for specific applications.