Kurzfassung
Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Eigenschaften niedrigdimensionaler Elektronensysteme mit Hilfe der Kapazitätsspektroskopie.
Die Proben werden auf verschiedenen speziellen EpiMIS-Heterostrukturen (Metall-Isolator-Halbleiter) mit epitaktischen Gateelektroden auf dem Materialsystem AlGaAs/GaAs hergestellt.
Mittels lateraler Strukturierung der epitaktischen Elektrode wird die Ausdehnung des an der AlGaAs/GaAs-Grenzfläche induzierten Elektronensystems eingeschränkt. Es werden großflächige Gatestrukturen, Drahtarrays und Dotarrays präpariert, um zwei-, ein- und nulldimensionale Elektronensysteme zu erzeugen.
Die Strukturierung der epitaktischen Elektroden erfolgt mittels Elektronenstrahllithograhie und verschiedenen Ätztechniken, die Abmessungen der kleinsten Strukturen betragen 150 nm.
Aus den Kapazitätsspektren werden Informationen über die thermodynamische Zustandsdichte der Elektronensysteme, den Abstand der eindimensionalen Subbänder und den Landé-Faktor der Spinaufspaltung gewonnen.
Zusätzlich werden aus den Spektren Rückschlüsse auf die Einteilchenzustandsdichte des Elektronensystems bzw. den Tunnelprozess zwischen Elektronensystem und Reservoir gezogen.
Es werden Magnetotransportmessungen an EpiMIS-Strukturen durchgeführt. Der parallele Transport in EpiMIS-Strukturen wird modelliert und die Beweglichkeit des 2DEGs ermittelt.
Abstract
In this thesis the properties of low dimensional electron systems are studied by means of magnetocapacitance and magnetotransport measurements.
The samples are prepared on special GaAs/AlGaAs EpiMIS-heterostructures (metal-insulator-semiconductor) with epitaxial crystalline gate electrodes.
By lateral structuring the epitaxial electrode the extension of the electron system which is induced at the AlGaAs/GaAs interface can be manipulated.
Different gate structures, as extended gates, arrays of wires and dots, are prepared in order to create two-, one- and zero-dimensional electron systems. The structuring of the epitaxial electrodes results from electron beam lithography and different etching techniques. The size of the smallest structures amounts to 150 nm.
The capacitance spectra are used to gain information about the thermodynamical density of states of the electron systems, about the one-dimensional subband spacing and about the effektive Landé factor of spin splitting.
Additionally conclusions are drawn from the spectra about the single particle density of states of the electron systems and about the tunneling process between the electron system and the reservoir.
Magnetotransport measurements are implemented on EpiMIS-structures. The parallel transport in the structures is modeled and results for the mobility and density of the 2DEGs are received.