Ladungstragerdynamik in Graphen Unterhalb Der Optischen Phononenergie

Dieses Buch prasentiert Ergebnisse der Grundlagenforschung an Graphen. Nach einer kritischen Auseinandersetzung mit dem Begriff des Graphen-Zeitalters werden zwei Studien aus dem Bereich der Kurzzeitspektroskopie im mittleren Infrarotbereich vorgestellt. Eine konsistene Reihe von Herleitungen vermittelt didaktisch die benotigten Grundlagen zum Einstieg in die Forschungsarbeiten. Durch die Verwendung des Freie-Elektronen-Lasers FELBE in einem Photonenergiebereich unterhalb der optischen Phononenergie in Graphen von 200 meV kann in diesen Studien die Streuung der Ladungstrager mit diesen Phononen effizient unterdruckt werden. Hierdurch wird ein unverstellter Blick auf die verbleibenden Prozesse der Ladungstragerdynamik freigegeben. In einer ersten Studie wird so mittels polarisationsaufgeloster Anregungs-Abfrage-Experimente die zuvor weit verbreitete Hypothese einer universell gultigen nahezu instantanen Thermalisierung einer optisch induzierten Nichtgleichgewichtsverteilung des elektronischen Systems widerlegt. In einer zweiten Studie werden durch entartetes Vier-Wellen Mischen in Landau-quantisiertem Graphen die nichtlinearen optischen Eigenschaften dieses Materials nachgewiesen. Wahrend die gemessenen Nichtlinearitaten in Graphen unter Abwesenheit magnetischer Felder den Erwartungen bislang nicht gerecht werden, konnte hier fur Landau-quantisiertes Graphen die Grossenordnung der Suszeptibilitat dritter Ordnung, sowie das Resonanzverhalten experimentell im Einklang mit den Vorhersagen bestatigt werden. Beide Studien leisten so einen entscheidenden Beitrag zum Verstandnis der Ladungstragerdynamik in Graphen.