Stephan W. Koch

Stephan W. Koch (23 de mayo de 1953 en Frankfurt am Main – 12 de septiembre de 2022 en Fronhausen ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ) fue un físico teórico alemán. Fue profesor en la Universidad de Marburgo y trabajó en la teoría de la materia condensada , los efectos de muchos cuerpos y la teoría láser . Es conocido principalmente por sus contribuciones fundamentales a las propiedades ópticas y electrónicas de los semiconductores , la óptica cuántica de semiconductores y el diseño de láseres semiconductores . Gran parte de su trabajo de investigación se centró en la física cuántica y el potencial de aplicación de las nanoestructuras semiconductoras . Además de obtener conocimientos fundamentales sobre la teoría cuántica de muchos cuerpos, su trabajo ha brindado nuevas posibilidades para desarrollar, por ejemplo, la tecnología láser, basada en simulaciones computacionales precisas . Su objetivo ha sido incluir de forma autoconsistente todos los efectos de muchos cuerpos relevantes para eliminar las aproximaciones fenomenológicas que comprometen la predictibilidad de los efectos y los diseños de dispositivos cuánticos.

Stephan W. Koch estudió física en la Universidad de Frankfurt , ^{[ 4 ]} obtuvo su doctorado en 1979 sobre la teoría de la nucleación de gotas de electrones y huecos en semiconductores fuertemente excitados ^{[ 5 ]} bajo la supervisión de Hartmut Haug. ^{[ 6 ]} Durante 1981-83, fue becario postdoctoral y científico visitante en IBM Research , San José /California y recibió la habilitación en 1983 sobre la dinámica de transiciones de fase de primer orden de equilibrio y no equilibrio , ^{[ 7 ]} del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Frankfurt. Continuó su investigación activa tanto en Alemania como en EE. UU. con la ayuda de becas de la Fundación F. Thyssen y del Programa Heisenberg de la Deutsche Forschungsgemeinschaft . En 1986, se convirtió en profesor del Departamento de Física y del Centro de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona en Tucson , AZ , y en 1989, aceptó una cátedra allí. En 1993, aceptó una cátedra de física teórica en la Universidad de Marburgo , donde ha trabajado desde entonces. ^{[ 8 ]} Stephan W. Koch mantiene vínculos muy estrechos con las investigaciones del Centro de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona, donde ha sido profesor adjunto y colaborador activo desde 1994. ^{[ 8 ]}

Stephan W. Koch ha trabajado en múltiples temas en el campo general de la óptica de semiconductores. Antes del año 1988, la descripción de vanguardia de la óptica de semiconductores y los láseres se basaba principalmente en enfoques de ecuaciones de velocidad simplificadas que no pueden describir la cinética cuántica de no equilibrio de electrones y huecos acoplados por Coulomb (vacantes electrónicas en la banda de valencia ). Para ir más allá de este enfoque, fue uno de los actores clave en el desarrollo de las ecuaciones de Bloch de semiconductores (abreviadas como SBE). ^{[ 9 ] [ 10 ]} Desde este avance, las SBE se han ampliado para incluir sistemáticamente nuevos efectos de muchos cuerpos como la desfasación inducida por excitación, ^{[ 11 ] [ 12 ]} efectos no markovianos y excitaciones de semiconductores con campos de terahercios (abreviados como THz). ^{[ 13 ]} La investigación de los SBE sigue siendo muy activa, y los SBE son el enfoque más sofisticado y exitoso para describir las propiedades ópticas de los semiconductores que se originan a partir de la interacción clásica luz-materia.

A finales de la década de 1980, los sistemas de puntos cuánticos comenzaron a captar una atención significativa en la investigación mundial debido a sus fascinantes propiedades de confinamiento cuántico . Él y sus colaboradores demostraron ^{[ 14 ]} el enfoque de interacción de configuraciones y su aplicación a las propiedades ópticas de semiconductores con fuerte confinamiento cuántico. Este enfoque se utiliza activamente para explicar las propiedades cuántico-ópticas de los sistemas de puntos cuánticos.

Varios de sus proyectos en curso se centran en problemas que surgen en el área de la óptica cuántica de semiconductores moderna , las microcavidades y la teoría láser . ^{[ 15 ]} En este campo, Stephan W. Koch y sus colaboradores se han concentrado en explicar cómo se pueden describir las características cuánticas de la luz en conexión con los semiconductores. La novedad y la dificultad de esta investigación provienen de determinar y controlar simultáneamente las características de muchos cuerpos y las ópticas cuánticas. El primer paso en esta dirección surgió en forma de las ecuaciones de luminiscencia de semiconductores ^{[ 16 ]} (abreviadas como SLE); las SLE describen la física cuántica donde las fluctuaciones cuánticas de la luz inician la emisión de luz incoherente a partir de la recombinación espontánea de pares electrón-hueco acoplados por Coulomb . Las SLE no solo establecen el estándar en la descripción de la emisión de luz cuántica en semiconductores, sino que también son ideales para modelar fuentes y filtros de luz cuántica basados ​​en tecnología de semiconductores. Las extensiones de los SLE incluyen la fluorescencia de resonancia y los efectos de correlación de fotones de orden superior, y constituyen la base para expandir la espectroscopia cuántico-óptica .

Él y sus colaboradores están trabajando en una teoría sistemática para describir la excitación de sólidos con campos de THz. Las excitaciones láser típicas resuenan con transiciones banda a banda, no con la diferencia de energía de varios estados de muchos cuerpos relevantes que coinciden con la energía del fotón de THz. Por lo tanto, la espectroscopia de THz ofrece una nueva forma de observar sistemas de muchos cuerpos, por ejemplo, detectando estados de muchos cuerpos particulares ^{[ 17 ]} directamente o controlando su dinámica cuántica . Esta línea de investigación parece actualmente particularmente lucrativa debido al rápido progreso de la tecnología de THz en la producción de fuentes y láseres de THz de alta calidad, intensos y/o de ciclo único para fines espectroscópicos.

Las innovaciones de Stephan W. Koch siempre han despertado un gran interés en la comunidad investigadora; sus artículos han sido citados más de 15.000 veces hasta la fecha (2013).

Stephan W. Koch ha recibido numerosos premios por sus logros en el campo de la óptica de semiconductores. En particular, gracias a su trabajo sobre los fundamentos teóricos de la interacción luz-materia en materiales semiconductores, recibió el Premio Leibniz de la Deutsche Forschungsgemeinschaft en 1997 y el Premio de Investigación Max Planck de la Fundación Alexander von Humboldt y de la Sociedad Max Planck en 1999.

Stephan W. Koch es coautor de ocho libros de texto que han tenido un gran impacto en el establecimiento de bases sólidas para la comprensión de la óptica de semiconductores y la óptica cuántica de semiconductores . Su trabajo más reciente incluye:

• Kira, Mackillo (2012). Óptica cuántica de semiconductores . Cambridge, Reino Unido. Nueva York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-87509-7OCLC 774110559​​ Sitio web de este libro (sqobook.org)
• Haug, Hartmut (2009). Teoría cuántica de las propiedades ópticas y electrónicas de los semiconductores . Singapur: Hackensack, NJ: World Scientific. ISBN 978-981-283-884-1OCLC 297811039​​ 
• Meier, Torsten (2007). Óptica de semiconductores coherentes: de los conceptos básicos a las aplicaciones en nanoestructuras . Berlín Nueva York: Springer. ISBN 978-3-540-32555-0OCLC 105375611​​ 

• Grupo de Física Teórica de Semiconductores de la Universidad de Marburgo