In dieser Arbeit werden niedrig dimensionale Elektronensysteme wie Einzel-Quanten-Punkte, Quanten-Punkt-Kontakte und mäanderförmige Miniaturleiterstreifen hergestellt und untersucht. Beginnend mit modulationsdotierten GaAs/AlGaAs-Heterostrukturen wird mit einem Rasterkraftmikroskop die Technik der lokalen anodischen Oxidation genutzt, um die Proben im Submikrometerbereich zu strukturieren. Diese Strukturen werden mittels Magnetotransportmessungen, Ferninfrarotspektroskopie und Mikrowellenmessungen analysiert.
Zunächst werden die Oxidationsparameter, wie die Schreibgeschwindigkeit, der Spitzendruck und die Proben-Spitzen-Spannung bei der lokalen anodischen Oxidation optimiert. Durch selektives Ätzen wird ein Zusammenhang zwischen Oxidhöhe und Oxidtiefe analysiert.
Die Strukturen werden in verschiedenen Geometrien und Designs gefertigt. Ein mäanderförmiger Miniaturleiterstreifen, der durch Quanten-Punkt-Kontakte in einzelne Resonatoren unterteilt ist, wird zum Vergleich der Präparationsmethoden mit Hilfe der lokalen anodischen Oxidation und mit Elektronenstrahllithographie am Rasterelektronenmikroskop hergestellt.
Bei Messungen an einem Quanten-Punkt-Kontakt in einem 3He-System bei einer Temperatur von ~300 mK wird quantisierte Leitfähigkeit nachgewiesen.
Mäanderförmige Miniaturleiterstreifen mit einer Breite herunter bis 150 nm und einer Länge von bis zu 170 µm zeigen in Magnetotransport- und Photoleitungsspektroskopiemessungen das Verhalten eines eindimensionalen Leiterstreifens.
An Miniaturleiterstreifen mit Resonatoren durchgeführte Photoleitungsspektroskopiemessungen zeigen eine Verschiebung ihrer Resonanz aus der Photoleitungsspektroskopie zu höheren Energien im Vergleich zu der Zyklotronresonanzfrequenz des zweidimensionalen Elektronensystems. Unterschiedliche Theorien zu der Entstehung der Resonanz werden in dieser Arbeit präsentiert. Unter modulierter Bestrahlung im Mikrowellenbereich ergeben sich Oszillationen bei niedrigen Magnetfeldern, die periodisch in 1/B sind. Diese Oszillationen treten weder in Transport- noch in Photoleitungsmessungen auf. Hierbei handelt es sich um eine durch die Mikrowellenstrahlung detektierte Shubnikov-de Haas-Oszillation in einem lokal definierten Bereich des zweidimensionalen Elektronensystems.
In this thesis low dimensional electron systems, like quantum dots, quantum point contacts and meandering miniature conducting stripes are investigated. Starting from modulation doped GaAs/AlGaAs heterostructures the recently introduced technique of local anodic oxidation with an atomic force microscope is used to analyze and manipulate structures in the submicrometer regime. Magnetotransport, spectrally integrated, microwave and photoconductivity measurements are performed with these samples.
First the parameters for the local anodic oxidation are optimized to find the best. For these investigations different parameters as the speed of the atomic force microscope tip, the tip-probe voltage and the tip pressure on the sample were varied. By selectively etching the oxide with HCl a connection between the height of the prepared oxide and its depth is found.
The samples are fabricated with different geometries and designs. For comparison meandering conducting stripes, separated into several resonators by quantum point contacts are prepared by local anodic oxidation with the atomic force microscope and by electron beam lithography in a scanning electron microscope.
Measurements on a quantum point contact in a 3He system with temperatures down to 300 mK show quantized transport.
Meandering conductive stripes with lateral width down to 150 nm and length up to 170 µm are prepared with local anodic oxidation. These conductive stripes were investigated by magnetotransport- and photoconductivity measurements. These measurements show the characteristic behavior of an one dimensional electron system.
Photoconductivity measurements on the meandering conducting stripes with resonators demonstrate a shift of the photoconductivity resonances to higher energies in contrast to the cyclotron resonance frequency of the two dimensional electron system. Calculations illustrate the origin of these resonances. By applying modulated radiation in the microwave regime, measurements on these conducting stripes show oscillations of the resistance at small magnetic fields. They are periodic in 1/B. These oscillations neither appear in magnetotransport nor in photomodulated transport measurements. They are microwave detected oscillations in a local defined area of the two dimensional electron system.