Quantenpunktkontakt
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Der Quantenpunktkontakt ist ein grundlegendes Bauelement von Transportuntersuchungen in mesoskopischen Strukturen. Grundlegend für die Funktionsweise dieses Bauteils ist die Tatsache, dass am Ladungstransport in n-dotierten Halbleitern und Metallen praktisch nur Elektronen nahe der Fermikante teilnehmen. Dies gilt umso strenger, je niedriger die Temperatur verglichen mit der Fermitemperatur ist. Dann kann den am Transport teilnehmenden Elektronen eine einheitliche Wellenlänge, nämlich die Fermiwellenlänge zugewiesen werden. Der QPC (engl. Quantum point contact) stellt ein eindimensionales quantenmechanisches Gebilde ähnlich dem Quantendraht dar. Er kann beispielsweise durch Aufbringen zweier nahe beieinander liegender metallischer Gates auf einem modulationsdotiertem (Al)GaAs-Wafer hergestellt werden. Da nur Elektronen einer bestimmten Wellenlänge am Transport teilnehmen, zeigt der QPC ähnliche Eigenschaften wie ein Hohlleiter. Verändert man die Breite des QPC durch Veränderung der an die metallischen Gates angelegten Spannung, so kann stets nur eine ganze Zahl von Moden am Transport teilnehmen. Da jede Mode einem quantenmechanischen Zustand entspricht, kann diese wegen des Pauli-Prinzips zu einem bestimmten Zeitpunkt nur von einem Elektron besetzt werden. Jeder dieser Kanäle trägt zum Gesamtleitwert ein Leitwertsquant von e2 / h bei. So entsteht die typische Stufenform der des Leitwertes bei Veränderung der Gatespannung. Die Tatsache dass die Stufen bei 2e2 / h liegen ist dadurch zu begründen dass jeder Ortszustand von zwei Elektronen unterschiedlichen Spins besetzt werden kann.
[Bearbeiten] Literatur
- C.W.J.Beenakker und H. van Houten, Quantum Transport in Semiconductor Nanostructures, Solid State Physics, Volume 44, Philips Research Laboratories (1991)
