ISBN 9783843915267

978-3-8439-1526-7, Reihe Physik

Stefan Knott
Magnetotransport an zweidimensionalen Lochsystemen in InGaAs/InAs/InGaAs-Heterostrukturen

102 Seiten, Dissertation Universität Hamburg (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden mit Mangan dotierte, zweidimensionale Lochsysteme mittels Magnetotransportmessungen entlang verschiedener Kristallrichtungen untersucht, welche in einem verspannten InAs Quantentopf eingebettet sind. Diese metamorphen InAs Heterostrukturen zeigen eine Undulation der Oberfläche, welche vermutlich in einer lokalen Variation des In-Anteils begründet ist. In derartigen Heterostrukturen ist daher das zweidimensionale Lochsystem nicht-planar. Die Undulation der aktiven Quantentopfstruktur wird in Magnototransportexperimenten als mit dem Magnetfeld ansteigender positiver Magnetowiderstand beobachtet. Alle untersuchten Proben zeigen neben dem typischen Verhalten zweidimensionaler Lochsysteme, wie die Shubnikov-de Haas-Ozillationen, auch bei tiefen Temperaturen Effekte, die von der magnetischen Dotierung herrühren, wie z.B. den anomalen und planaren Halleffekt.

Zusätzlich zeigen je nach Lage der Dotierschicht relativ zum InAs Quantentopf die Proben unterschiedliche Effekte. In Strukturen, in denen die Dotierung nach der aktiven Region gewachsen wurde, kann man in schwachen Magnetfeldern Quanteninterferenzphänomene wie die schwache (Anti-) Lokalisierung beobachten unter Anwesenheit magnetischer Effekt wie der anomale und planare Halleffekt bei tiefen Temperaturen. Aus der schwachen Antilokalisierung wurden die charakteristischen Relaxationszeiten wie die Spinrelaxationszeit und die Phasenkohärenzzeit extrahiert. Aus Messungen in verkippten Magnetfeldern wurde in dieser Struktur der effektive Landé-Faktor dieses Materialsystems bestimmt.

Wird die Mn-Dotierung vor der InAs Heterostruktur gewachsen, so segregieren die Mn-Ionen teilweise in die aktive Schicht. In diesen Proben beobachtet man bei tiefen Temperaturen in Koexistenz mit dem anomalen und planaren Halleffekt eine starke Lokalisierung, die einem kolossalen Magnetowiderstand ähnelt. Beim Anlegen eines ausreichend starken Magnetfeldes findet in diesen Strukturen ein magnetfeldgetriebener Metall-Isolator-Übergang statt.