Die Transporteigenschaften eines Elektronengases mit reduzierter Dimensionalität
werden von den Welleneigenschaften der Elektronen bestimmt. Dies ermöglicht es,
verschiedene Quanteneffekte, wie Quanteninterferenz, zu beobachten.
Im ersten Teil dieser Arbeit werden geätzte Quantenringe und eindimensionale
(1D) Verengungen, basierend auf AlxGa1-xAs/GaAs-Heterostrukturen, hinsichtlich
ihrer Transporteigenschaften untersucht. Messungen des thermischen Rauschens
im Gleichgewichtszustand zeigen, dass der Erwartungswert mit den Rauschspektren
aller 1D Verengungen übereinstimmt, jedoch um bis zu 60 % bei allen Quantenringen
überschritten wird.
Rauschmessungen im thermischen Nichtgleichgewicht ergeben, dass der Wärmefluss
in Quantenringen mithilfe einer globalen Steuerelektrode (Topgate) an- und
ausgeschaltet werden kann. Die magnetische Widerstandsänderung der Quantenringe
zeigt Oszillationen, die dem Aharonov-Bohm-Effekt zugeordnet werden. Die
Beobachtbarkeit dieser Oszillationen hängt stark von dem Abkühlvorgang der Probe
ab und die Oszillationen zeigen Hinweise auf ein Schwebungsmuster sowie auf Phasenstarre.
Im zweiten Teil der Arbeit werden die Oberflächenzustände von exfolierten Bi2Se3
Mikroflocken untersucht. Für Mikroflocken mit metallischen Temperaturabhängigkeiten
des Widerstandes wurde schwache Anti-Lokalisierung beobachtet. Diese
Beobachtung deutet darauf hin, dass sich die magnetische Widerstandsänderung
weniger ausschließlich aus den 2D Oberflächenkanälen als vielmehr aus einem geschichtetem
Transport von 2D Kanälen im Volumenkörper zusammensetzt. Eine
Mikroflocke mit halbleitenden Eigenschaften zeigt keine Hinweise auf solch einen
geschichteten 2D Transport und es wird angenommen, dass ihre magnetische Widerstandsänderung
ausschließlich von den 2D Oberflächenzuständen verursacht wird. / The transport properties of an electron gas with reduced dimensionality are dominated
by the electron’s wave nature. This allows to observe various quantum effects,
such as quantum interference.
In the first part of this thesis etched quantum rings and one-dimensional (1D)
constrictions, based on AlxGa1-xAs/GaAs heterostructures, are investigated with
respect to their transport properties. Thermal noise measurements in equilibrium
show that the expectation value agrees with the noise spectra of all 1D constrictions
but is exceeded by up to 60 % for the noise spectra of all quantum rings.
Noise measurements in thermal non-equilibrium reveal that the heat flow can
be switched on and off for a quantum ring by a global top-gate. The measured
magnetoresistance of the quantum rings shows oscillations that are attributed to
the Aharonov-Bohm effect. The observability of these oscillations strongly depends
on the cooling process of the sample and the oscillations show indications of a beating
as well as phase rigidity.
In the second part of the thesis the surface states of exfoliated Bi2Se3 microflakes
are studied. For microflakes that show a metallic temperature dependence of the
resistance weak anti-localization is observed. This observation suggests that the
magnetoresistance is a result of layered transport of 2D channels in the bulk rather
than just the surface 2D channels. A microflake with semiconducting characteristics
does not show indications of such a 2D layered transport and its magnetoresistance
is considered to be carried by the 2D surface states only.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/21225 |
| Date | 30 August 2019 |
| Creators | Riha, Christian |
| Contributors | Fischer, Saskia, Buhmann, Hartmut, Schröder, Thomas |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-NC-ND 3.0 DE) Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
| Relation | 10.1063/1.4908052, 10.1002/pssa.201532551, 10.1063/1.4953812, 10.1038/srep27483 |
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