Quantenpunktkontakte als aktive Ladungssensoren zur Untersuchung der spektralen Eigenschaften von Quantenpunkten

Abstract

Die Arbeit widmet sich der Messung von Quantenpunkt-Energiespektren im Regime kleiner Besetzungszahlen mittels QPC-Ladungssensoren. Die dabei untersuchten Proben basieren auf einer GaAs/AlGaAs-Heterostruktur. Die Definition des Quantensystems erfolgte durch lokale elektrostatische Verarmung des zweidimensionalen Elektronengases mittels Top-Gates. Die charakterisierten Nanostrukturen bestehen aus einer Serienanordnung zweier Quantenpunkte, welche durch ein Trenngate galvanisch von den als Sensoren fungierenden Quantenpunktkontakten (QPCs) isoliert sind. Das angewandte Detektionsprinzip beruht auf der hohen Empfindlichkeit des QPC-Leitwerts für Potentialänderungen im Kanalbereich, wie diese beispielsweise durch Quantenpunkt-Umladungen im direkten Umfeld induziert werden. Aus den Differenzen benachbarter Umladungspotentiale lassen sich die Additionsenergien in Abhängigkeit der Quantenpunktbesetzung berechnen. Dabei konnte eine reproduzierbare, charakteristische Struktur in den Niveauabständen nachgewiesen werden. Ein weiterer Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit Simulationen zur effektiven Dosisverteilungen bei der Elektronenstrahllithographie. Unter Berücksichtigung des Proximity-Effekts und gerätespezifischer Abweichungen von einer idealen Strahlführung konnte anhand verschiedener Versuchsreihen ein Modell zur Parametrisierung des Schreibprozesses abgeleitet werden.