Bloch-Oszillationen: ein Faszinosum der Festkörperphysik seit 70 Jahren

Bei Anlegen eines elektrischen Feldes an einen Kristall würde der Strom ohne Streuung nicht auf unendlich anwachsen, sondern (fast) auf Null absinken. Dieses im ersten Moment paradoxe Phänomen, das mit der periodischen Struktur des Kristallgitters zusammenhängt, kann semiklassisch als sogenannte Bloch-Oszillation und quantenmechanisch durch die Ausbildung einer Wannier-Stark-Leiter verstanden werden. Beide Beschreibungsweisen führen zu einer Lokalisierung der Elektronen.
Nach einer grundlegenden Darstellung dieses Phänomens möchte ich einen Streifzug durch seine lange Geschichte unternehmen, die ihren Ausgangspunkt in einer Arbeit von Zener aus dem Jahre 1934 hat. Die „Gegenwart“ hat erst um 1990 durch den experimentellen Nachweis in Halbleiterübergittern begonnen. Vieles wurde seither verstanden, viele andere Dinge sind noch offen, wie zum Beispiel die Realisierung eines elektrisch getriebenen Bloch-Oszillators als THz-Quelle oder -Verstärker, wie 1970 von Esaki und Tsu vorgeschlagen. Ich werde aktuelle Experimente, Theorien, Probleme und neue Konzepte diskutieren.