Dokument: Mesoskopischer Transport durch magnetische Barrieren in niederdimensionalen Elektronensystemen

Titel:	Mesoskopischer Transport durch magnetische Barrieren in niederdimensionalen Elektronensystemen
Weiterer Titel:	Mesosopic transport through magnetic barriers in low-dimensional electron systems
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=6872
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080318-115459-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Hugger, Stefan [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,36 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 29.01.2008 / geändert 29.01.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Heinzel, Thomas [Gutachter] Prof. Dr. Egger, Reinhold [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:	Diese Arbeit befasst sich mit dem Transport zweidimensionaler und quasi - eindimensionaler Elektronensysteme durch inhomogene, stark lokalisierte Magnetfelder, sogenannte magnetische Barrieren. Barrieren abstimmbarer Stärke wurden mithilfe des Streufeldes eines ferromagnetischen Films auf der Probenoberfläche erzeugt, dessen Magnetisierung sich durch ein externes Feld kontrollieren lässt. Der in zweidimensionalen Elektronengasen (2DEGS) durch die Barriere hervorgerufene Widerstand wurde in Abhängigkeit der Barrierenstärke und der Temperatur untersucht. Mithilfe eines semiklassischen Modells, dass sowohl die Ränder der Probe als auch Streuung mit realistischen Parametern berücksichtigt, konnte die beobachtete longitudinale Widerstandsänderung quantitativ erklärt werden. Der Widerstand über eine Barriere konstanter Höhe wurde als Funktion eines überlagerten, homogenen senkrechten Feldes studiert. Hierbei wurde ein ausgeprägtes, asymmetrisches Minimum im Magnetowiderstand beobachtet, wenn das äußere Feld der Barriere entgegengesetzt war. Die experimentellen Daten wurden mithilfe semiklassischer Simulationen qualitativ erklärt und konnten unter Einbeziehung der tatsächlichen Probengeometrie wiederum quantitativ reproduziert werden. Es wurden erstmals magnetische Barrieren auf quasi-eindimensionalen Quantendrähten realisiert. Bei T=2K wurden reproduzierbare, klassisch nicht erklärbare Fluktuationen des Widerstands als Funktion der Barrierenhöhe gefunden. Sie zeigen eine starke Temperaturabhängigkeit und verschwinden bei T $>$ 20K. Diese Fluktuationen wurden bei verschieden Elektronendichten und Abkühlzyklen charakterisiert und als Phasenkohärenzeffekt (universelle Leitwertsfluktuationen) interpretiert. Die Untersuchung magnetischer Barrieren wurde auf ein weiteres niederdimensionales System, zweidimensionale Lochgase (2DHGs), ausgeweitet. Diese erstmals durchgeführten Experimente an magnetischen Barrieren auf 2DHGs zeigten, dass Lochgase bei T=2K in vergleichbarer Weise auf das Barrierenfeld reagieren wie 2DEGs. Der durch die Barriere induzierte Widerstand zeigt im Falle des 2DHGs jedoch eine ausgeprägtere Temperaturabhängigkeit. In this thesis, the transport of two-dimensional and quasi-one-dimensional electron systems through inhomogeneous, strongly localized magnetic fields, so-called magnetic barriers, is investigated. Barriers of tunable strength were created by the fringe field of a ferromagnetic film on top of the sample surface, the magnetization of which could be controlled by an external homogeneous field. The resistance created by such a barrier in a two-dimensional electron gas (2DEG) was investigated as a function of barrier height and temperature. The observed changes in the longitudinal resistance could be explained quantitatively in a semiclassical model including effects at the edges of the sample as well as elastic scattering with realistic parameters. The resistance across a magnetic barrier of constant height as a function of a superimposed homogeneous perpendicular field was studied. A pronounced asymmetric minimum was found in the magnetoresistance at a homogeneous field of opposite direction to that of the barrier. With the help of semiclassical simulations, the experimental results were explained qualitatively and could again be reproduced quantitatively if the real sample geometry is taken into account. The first realization of magnetic barriers on quantum wires was reported. At T=2K, the resistance as a function of barrier height shows reproducible fluctuations that could not be explained classically. They exhibit a strong temperature dependence and vanish above 20K. These fluctuations were characterized at different electron densities and in different cooldowns and were interpreted as a phase coherence effect (universal conductance fluctuations). The investigations of magnetic barriers have been extended to another low-dimensional system, a two dimensional hole gas (2DHG). These first experiments on magnetic barriers on 2DHGs demonstrate that hole gases react in a comparable way to the barrier field as 2DEGs. However, the resistance induced by the barrier shows a more pronounced temperature dependence.
Rechtliche Vermerke:	PDF/A ok (JR)
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik » Physik der kondensierten Materie
Dokument erstellt am:	29.01.2008
Dateien geändert am:	29.01.2008
Promotionsantrag am:	03.12.2007
Datum der Promotion:	16.01.2008