@PhdThesis{duepublico_mods_00025968, author = {Marquardt, Bastian}, title = {Elektrische Pr{\"a}paration und Detektion von Vielteilchen-Zust{\"a}nden in selbstorganisierten Quantenpunkten}, year = {2011}, month = {Aug}, day = {22}, keywords = {Quantenpunkte; Vielteilchen-Zust{\"a}nde; Zeitaufgel{\"o}ste Transportspektroskopie; 2DEG}, abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Kopplung zwischen nulldimensionalen selbstorganisierten Quantenpunkten und einem zweidimensionalen Loch- bzw. Elektronengas. Diese Kopplung zweier niedrigdimensionaler Nanostrukturen hat es erstmals erm{\"o}glicht, direkt die elektronische Tunneldynamik zwischen Quantenpunkten und einem 2D Ladungstr{\"a}gersystem in einem zeitaufgel{\"o}sten Experiment zu untersuchen. Die untersuchten nulldimensionalen Ladungssysteme wurden in eine epitaktisch gewachsene Transistor-Struktur eingebettet. Diese selbstorganisierten Indiumarsenid Quantenpunkte sind {\"u}ber eine isolierende Tunnelbarriere mit dem zweidimensionalen Elektronengas verbunden. So ist es m{\"o}glich, gezielt einen Beladungszustand in den Quantenpunkten zu pr{\"a}parieren und durch eine Leitf{\"a}higkeitsmessung am 2D System zu detektieren. Auf Basis dieser zeitaufgel{\"o}sten Messung wurde ein elektrisches Pump {\&} Probe Experiment entwickelt, welches erlaubt, angeregte Vielteilchen-Spinzust{\"a}nde in selbstorganisierten Quantenpunkten zu pr{\"a}parieren und deren zeitliche Entwicklung zu erfassen. So konnte das elektronische Beladen der Quantenpunkte vom leeren bis zum vollst{\"a}ndig gef{\"u}llten Quantenpunkt in der Zeitdom{\"a}ne beobachtet werden. Die in dieser Arbeit konzipierte zeitaufgel{\"o}ste Transportspektroskopie erlaubt neben der Untersuchung von Vielteilchen-Grundzust{\"a}nden auch die Untersuchung von angeregten Vielteilchen-Zust{\"a}nden mit einer wohldefinierten Anzahl von Ladungsgtr{\"a}gern. Diese M{\"o}glichkeit bestand bisher nur bei lithografisch definierten Quantenpunkten und gilt als Voraussetzung f{\"u}r den Einsatz dieser Systeme in der Quanteninformationsverarbeitung. Es konnten die Anregungsspektren von drei Quantenpunkt-„Elementen`` (Quantenpunkt-Wasserstoff, -Helium und -Lithium) in einem vollst{\"a}ndig elektrischen Experiment gemessen und mit theoretischen Rechnungen verglichen werden. Insbesondere konnten quantenmechanische Nichtgleichgewichts- Spinzust{\"a}nde erstmals bis Temperaturen von {\"u}ber 30 K kontrolliert erzeugt werden; eine Temperatur, die mehr als zwei Gr{\"o}{\ss}enordnung oberhalb der bisher erzielten Werte f{\"u}r lithografische Quantenpunkte liegt (etwa 100 mK). Basierend auf dieser neuen Methode der zeitaufgel{\"o}sten Transportspektroskopie gelang es, Transportparameter des zweidimensionalen Elektronensystems wie Ladungstr{\"a}gerdichte und Beweglichkeit separat voneinander zeitaufgel{\"o}st zu bestimmen. Es konnten Untersuchungen durchgef{\"u}hrt werden, die eindeutig den Einfluss der einzelnen Ladezust{\"a}nde der Quantenpunkte auf die Transportparameter des 2D Elektronengases, wie die Ladungstr{\"a}gerkonzentration und Beweglichkeit, in einer zeitaufgel{\"o}sten Messung quantifizieren konnten.}, url = {https://duepublico2.uni-due.de/receive/duepublico_mods_00025968}, file = {:https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00028111/Marquardt_Dissertation.pdf:PDF}, language = {de} }