Akustoelektrischer Strom durch lateral definierte Quantenpunktkontakte

In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig Untersuchungen zum
akustoelektrischen Strom durch lateral mittels fokussierter
Ionenstrahllithographie definierter Quantenpunktkontakte auf einer
GaAs/AlGaAs Heterostruktur durchgef¨uhrt. Hauptfokus der
Untersuchungen bezieht sich auf den akustischen
Einzelelektronentransport durch die Quantenpunktkontaktstruktur.
Ein Potential eines im Abschnuerbereich betriebenen
Quantenpunktkontakts kann durch das begleitende elektrische Feld
einer akustischen Oberflaechenwelle derart moduliert werden, daß
sich Quantenpunkte mit der Periodizitaet der Oberflaechenwelle durch
den Quantenpunktkontaktkanal bewegen. Diese Quantenpunkte koennen
abhaengig von den Potentialverh¨altnissen auf Grund der
Coulombblockade mit ein, zwei, drei usw. Elektronen besetzt werden.
Aus dieser Konfiguration ergibt sich ein quantisierter Strom durch
den Quantenpunktkontakt der Groeße I = nef wobei n = 1, 2, 3..., e
die Elementarladung und f die verwendete Frequenz der
Oberflaechenwelle bedeuteten. Um die Modulationslaenge auf die
Laenge des Quantenpunktkontakt zu bringen und im Hinblick auf einen
zukuenftigen Stromstandard sind hohe Anregungsfrequenzen der
Oberfl¨achenwelle noetig. So entfiel ein großer Teil der Arbeit auf
die hochfrequenztechnische Optimierung der verwendeten
Schallwandlerstrukturen auf GaAs. Es konnten als Ergebnis
hervorragend angepaßte Schallwandlerstrukturen bis 3GHz entwickelt
werden, die bei den Experimenten zum akustoelektrischen Transport
Verwendung fanden. Die Stromst¨arken, die bei diesen Frequenzen
erreicht werden liegen etwa bei 500pA fuer n = 1. Ein weiterer Teil
der Arbeit entfiel auf die Herstellung der Quantenpunktkontakte und
der interdigitalen Schallwandlerstrukturen. Bei der Herstellung der
Quantenpunktkontakte wurde das Verfahren der fokussierten
Ionenstrahllithographie in Kooperation mit der Arbeitsgruppe A.
Wieck von der Ruhr-Universitaet Bochum verwendet. Die besondere
Herausforderung bei der Herstellung der Schallwandlerstrukturen,
die durch Elektronenstrahllithographie definiert wurden, war die
Tatsache kleinste Strukturen (150nm) auf einer großen Flaeche
(100µm mal 120µm) zu definieren. Da auf dieser Flaeche kein einziger
Kurzschluß zwischen den Metallfingern existieren sollte, stellte
dies besonders hohe Anforderungen an den
Elektronenstrahllithographieprozeß. Als Ergebnis der Messungen des
akustoelektrischen Stromtransports durch die lateral definierten
Quantenpunktkontakte, konnte eine Quantisierung des Stromes bis zur
fuenften Stufe (n = 5) sehr ausgepraegt beobachtet werden. Die
Genauigkeit der Quantisierung blieb dabei noch hinter den
Erwartungen zurueck und erreichte etwa 10%.