In der vorliegenden Arbeit werden mit Mangan dotierte, zweidimensionale Lochsysteme mittels Magnetotransportmessungen entlang verschiedener Kristallrichtungen untersucht, welche in einem verspannten InAs Quantentopf eingebettet sind. Diese metamorphen InAs Heterostrukturen zeigen eine Undulation der Oberfläche, welche vermutlich in einer lokalen Variation des In-Anteils begründet ist. In derartigen Heterostrukturen ist daher das zweidimensionale Lochsystem nicht-planar. Die Undulation der aktiven Quantentopfstruktur wird in Magnetotransportexperimenten als mit dem Magnetfeld ansteigender positiver Magnetowiderstand beobachtet. Alle untersuchten Proben zeigen neben dem typischen Verhalten zweidimensionaler Lochsysteme, wie die Shubnikov-de Haas-Ozillationen, auch bei tiefen Temperaturen Effekte, die von der magnetischen Dotierung herrühren, wie z.B. den anomalen und planaren Halleffekt.
Zusätzlich zeigen je nach Lage der Dotierschicht relativ zum InAs Quantentopf die Proben unterschiedliche Effekte. In Strukturen, in denen die Dotierung nach der aktiven Region gewachsen wurde, kann man in schwachen Magnetfeldern Quanteninterferenzphänomene wie die schwache (Anti-) Lokalisierung beobachten unter Anwesenheit magnetischer Effekt wie der anomale und planare Halleffekt bei tiefen Temperaturen. Aus der schwachen Antilokalisierung wurden die charakteristischen Relaxationszeiten wie die Spinrelaxationszeit und die Phasenkohärenzzeit extrahiert. Aus Messungen in verkippten Magnetfeldern wurde in dieser Struktur der effektive Landé-Faktor dieses Materialsystems bestimmt.
Wird die Mn-Dotierung vor der InAs Heterostruktur gewachsen, so segregieren die Mn-Ionen teilweise in die aktive Schicht. In diesen Proben beobachtet man bei tiefen Temperaturen in Koexistenz mit dem anomalen und planaren Halleffekt eine starke Lokalisierung, die einem kolossalen Magnetowiderstand ähnelt. Beim Anlegen eines ausreichend starken Magnetfeldes findet in diesen Strukturen ein magnetfeldgetriebener Metall-Isolator-Übergang statt.
In this work manganese doped, two-dimensional hole systems, embedded in a strained InAs quantum well structure, are investigated with magnetotransport measurements along different crystallographic directions. These metamorphic InAs heterostructures reveal an undulation of the surface that is propably originated by a local variation of the In concentration. This causes the two-dimensional hole system to be non-planar. In experiments, the undulation of the active quantum well layer is observed as a superimposed, positive magnetoresistance. In addition to the typical behaviour of two-dimensional hole systems like the Shubnikov-deHaas oszillations, at low temperatures the investigated samples reveal effects based on the magnetic doping, for example the anomalous and the planar Hall effect.
Furthermore, the samples show different effects depending on the position of the doping layer relative to the InAs quantum well. In structures in which the doping layer is grown after the active layer we observe at low magnetic fields quantum interference effects like weak (anti-) localization in coexistence with magnetic effects like anomalous and planar Hall effects at low temperatures. Characteristic relaxation times like spin relaxation time and phase coherence time were extracted from the antilocalization signature. The effective Landé factor of this material system was determined with investigations in tilted magnetic fields.
In samples in which the Mn doping is grown before the InAs heterostructure, a considerable quantity of Mn ions segregate into the active layer. In such samples at low temperatures we observe the coexistence of anomalous and Hall effect with a strong localization that is similar to a colossal magnetoresistance. In these structures a magnetic field driven metal-insulator transition occurs at sufficiently high magnetic fields.