Prof. Christian von Borczyskowski. Photonische Materialien Vorlesung Montag 15:30-17:00 Raum 2D 221

Transkript

1 Prof. Christian von Borczyskowski Photonische Materialien Vorlesung Montag 15:30-17:00 Raum 2D 221

2 Vorlesung Sommersemester 2008 Prof. Dr. C. von Borczyskowski Photonische Materialien Raum 2D 221, Montag 15:30 17:00 Raum P 164 Tel

3 Diese fakultative Veranstaltung richtet sich an Studierende aller naturwissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen ab dem 5. Semester. Es werden solche organischen und anorganischen Materialien vorgestellt, die in der modernen Opto-Elektronik und molekularen Elektronik von Bedeutung sind. Dabei werden die physikalischen Aspekte und Anwendungen im Vordergrund stehen. Die folgenden Themen (mit geplanten Terminen) sollen behandelt werden: Einführung in quantenmechanische Aspekte und experimentelle Verfahren (1) Lumineszenz-Label (1) Supramolekulare und biologische Systeme (1) Halbleiter Nanopartikel und Plasmonen (2) Quantum-Well-Strukturen (1) Metallische Nanopartikel (2) Solarzellen (1) Organische Leuchtdioden (1) Flüssige Kristalle (2) Photonische Kristalle (2). In Abhängigkeit von den Interessen und Schwerpunkten der Zuhörer können spezielle Aspekte (auf Kosten anderer Gebiete) vertieft in der Vorlesung behandelt werden. In den Übungen bietet sich ebenfalls eine Vertiefung der Inhalte auch unter methodischen Gesichtspunkten an. Nach Vereinbarung können die Termine der Veranstaltung verlegt werden.

4 Literatur Gerorg A. Reider: Photonik - Eine Einführung in die Grundlagen. Springer-Verlag, Wien, 2005 ISBN Bahaa E. A. Saleh und Malvin C. Teich: Fundamentals of Photonics. Wiley & Sons, 2007 ISBN H. Rigneault, J.-M. Lourtioz (eds.) Nanophotonics. Iste, 2006 K. Horiwe, H. Ushiki, F.M. Winnik Molecular Photonics Wiley VCH, 2000 R. Menzel Photonics. Springer, 2007 W. Zinth, U. Zinth Optik. Oldenbourg Verlag, F. Cichos, Univ. Leipzig: Vorlesungen Photonik; Einzelmolekülspektroskopie

5 Aspekte Quantenmechanik Lineare und Nicht-Lineare WW Strahlung Materie Spektroskopie Photochemische- und Photophysikalische Aspekte Optoelektronik

6 Materialien

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10 Introduction E Bulk 3D E 1/2 Quantum dot 0D E N(E) N(E) Core/shell QD Optical tunability Increased quantum efficiency Extended semiconductor Continum of electron energies Quantum Dot Discrete electronic energies E h 2 π = s1 s E g R 2 m * m * e h e 2 ε 2 R + Small polarization term at the surface

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12 Bandgap Engineering Electron-hole pair CdSe ZnS Energy CB VB E B E G,Bulk Size dependence

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17 Photonische Kristalle

18 OPAL

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21 Elektronische Zustände Kasha Regel

22 Elektronische Orbitale

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27 Lone - pair Orbitale

28 Energiezustände

29 Intersystem Crossing / Internal Conversion

30 2 Pi - Elektronenzustände

31 Âbsorption / Emission

32

33 Vibronische Potenziale

34

35 Gekoppelte Elektronische Zustände

36 Reaktinskoordinaten

37

38 Verteilung von Energiezuständen

39

40 Înhomogene Linienverbreiterung

41 Einzelne Moleküle

42

43 Absorption / Emission

44 Kohärenz / Inkohärenz

45 Einzelne Photonen

46 Photonen Korrelation intensity autocorrelation g(τ) = I(t)I(t + τ) I(t) 2 photon bunching Photon Antibunching

47 Korrelation

48

49 Elektronische Zustände Kasha Regel

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51 Linienbreiten / Kohärenz

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53

54 Homogene / Inhomogene Linienbreiten

55 Beiträge zu Linienbreiten

56 Bloch-Gleichungen

57 Rabi Oszillation

58 Rabi Oszillation

59 Zwei-Niveausysteme: FVH

60 Phasenbeziehungen

61 Hahn Echo

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