Modulierte zweidimensionale Elektronengase und Spin-Bahn Wechselwirkung in InAs und GaAs Heterostrukturen (eBook)

In der vorliegenden Arbeit werden die elektronischen Transporteigenschaften von InAs/InGaAs und GaAs/AlGaAs Heterostrukturen bei tiefen Temperaturen (0.1 K < T < 4.2 K) und im Magnetfeld (B < 7 T) untersucht. Bei den InAs/InGaAs Strukturen befindet sich ein zweidimensionales Elektronengas in einem pseudomorph verspannten InAs-Kanal. Diese Heterostrukturen werden mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie auf GaAs-Substraten gewachsen. Aufgrund der Gitterfehlanpassung von InAs und GaAs weisen diese Strukturen ein typisches Kreuzschraffurmuster auf, welches durch eine Welligkeit der Heterostrukturoberfläche gekennzeichnet ist. Es wird gezeigt, daß die Transporteigenschaften der Elektronengase deutliche Signaturen einer elektrostatischen Modulation aufweisen. Die Ursache dieser Modulation wird räumlich fluktuierenden Verspannungspotentialen zugewiesen, die aufgrund des gitterfehlangepaßten epitaktischen Kristallwachstums entstehen. Neben dieser elektrostatischen Modulation kann durch Messungen der Transporteigenschaften im gekippten Magnetfeld gezeigt werden, daß die Elektronengase zusätzlich einer räumlichen Modulation ausgesetzt sind, die mit der Undulation des Kreuzschraffurmusters verknüpft ist. Zur Untersuchung der mesoskopischen Transporteigenschaften der Elektronengase dieser InAs/InGaAs Heterostrukturen werden Messungen an offenen Quantenpunkten durchgeführt. Anhand der Leitwertfluktuationen dieser Systeme kann die Phasenkohärenzlänge der Elektronen bei T <1 K bestimmt werden. An sehr schmalen Elektronenkanälen verschiedener Breite wird der Einfluß der Spin-Bahn Wechselwirkung auf den Magnetotransport in Form der Antilokalisierung studiert. Für ein besseres Verständnis der Abhängigkeit der Antilokalisierung von der Breite der Elektronenkanäle werden Messungen an einer GaAs/AlGaAs Heterostruktur durchgeführt. Es zeigt sich hier ein bisher unverstandenes Verhalten der Signaturen der Spin-Bahn Kopplung im Magnetotransport in Abhängigkeit von der Kanalbreite.