Superconductors exhibit a collective amplitude mode of the order parameter, which is called Higgs mode. With the upcoming of new THz laser technology in recent years, it was possible to excite Higgs oscillations in nonequilibrium experiments. This thesis studies Higgs oscillations in unconventional superconductors with nontrivial pairing symmetry. In comparison to conventional superconductors, unconventional superconductors show a much richer spectrum of Higgs modes. The occurring Higgs modes depend on the pairing symmetry and the excitation scheme. These modes are interesting to study as their oscillation frequency encodes multiple ground state properties of the energy gap like number of nodes in the pairing symmetry, sign of the symmetry function, number of gaps or even coupling to other modes. In this thesis, different kinds of excitation schemes are explored, including interaction quenches, state quenches, coupling to ultrashort THz light pulses or periodic driving with light. Excited by these methods, several observables are investigated, including the induced gap oscillation itself, time-resolved optical conductivity, time-resolved ARPES spectra and third-harmonic generation responses. In all of these quantities, Higgs oscillations can be observed, which allows for an experimental observation. This thesis is embedded in a new upcoming field, termed Higgs spectroscopy, which aims for the systematic investigation and identification of Higgs modes in superconductors. As a future perspective, the tool of Higgs oscillations might be used as a novel spectroscopic tool for studies on unconventional superconductors.
In Supraleitern existiert eine kollektive Amplitudenmode des Ordnungsparameters, welche Higgs- Mode genannt wird. Mit Hilfe der in den letzten Jahren aufkommenden THz Laser Technologie war es möglich, Higgs-Oszillationen im Nichgleichgewicht anzuregen. Diese Arbeit untersucht Higgs-Oszillationen in unkonventionellen Supraleitern mit nichttrivialer Paarungssymmetrie. Im Vergleich zu konventionellen Supraleitern weisen unkonventionelle Supraleiter ein viel komplexeres Spektrum auf. Die auftretenden Higgs-Moden hängen dabei von der Paarungssymmetrie und der Anregungs- art ab. Diese Moden sind interessant zu untersuchen, da ihre Oszillationsfrequenz eine Vielzahl von Grundzustandseigenschaften enthält, wie Anzahl von Knoten der Paarungssymmetrie, das Vorzeichen der Symmetriefunktion, Anzahl an Energielücken oder sogar die Kopplung an andere Moden. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Anregungsarten untersucht, wie Wechselwirkung- Quenches, Zustand-Quenches, Kopplung an ultrakurze THz-Lichtpulse oder periodisches Treiben mit Licht. Nach der Anregung durch diese Methoden werden unterschiedliche Beobachtungsgrö- ßen ausgewertet, darunter die induzierten Energielückenoszillationen, die zeitaufgelöste optische Leitfähigkeit, zeitaufgelöste ARPES-Spektren und die erzeugte dritte-harmonische Antwort. In all diesen Größen können Higgs-Oszillationen beobachtet werden, wodurch eine experimentelle Mes- sung möglich wird. Diese Arbeit ist in einem neuen aufstrebenden Feld, der Higgs-Spektroskopie, eingebettet, welches darauf abzielt, die Higgs-Moden in Supraleitern systematisch zu untersuchen und zu identifizieren. Perspektivisch könnten Higgs-Oszillationen als ein neues spektroskopisches Werkzeug zur Untersuchung von unkonventionellen Supraleitern verwendet werden.
