DuEPublico 2

Dies ist unser neues Repositorium, derzeit für E-Dissertationen und ausgewählte weitere Publikationen. Weitere Informationen...

Ultra-schnelle elektrische Injektion spinpolarisierter Elektronen in einzelne selbstorganisierte InGaAs Quantenpunkte

Nannen, Jörg

Halbleiterquantenpunkte stellen heutzutage ein breit gefächertes Forschungsgebiet mit enormem Potential für zukünftige Anwendungsgebiete dar. Diese Strukturen mit lediglich wenigen Nanometern Durchmesser besitzen aufgrund ihrer diskreten Energieniveaus herausragende elektronische Eigenschaften, welche völlig neuartige Bauelementkonzepte ermöglichen. Im Rahmen dieser Dissertation werden daher die Möglichkeiten ausgelotet, Diodenstrukturen mit eingebetteten selbstorganisierten Quantenpunkten als potentielle Speicherelemente zu verwirklichen. Ziel ist es dabei, ein einzelnes Elektron in einem einzelnen Quantenpunkt als Träger der gespeicherten Information zu nutzen. Die Information kann hierbei entweder in der Anwesenheit von Ladung im Quantenpunkt oder in der Spinausrichtung des injizierten Elektrons bestehen. Aufbauend auf dieser Grundidee werden zwei Bauelementkonzepte untersucht: Zum einen wird die Injektion spinpolarisierter Elektronen in einen einzelnen Halbleiterquantenpunkt innerhalb einer „Spin-LED“-Struktur erfolgreich demonstriert. Durch eine erfolgreiche Hochfrequenzanpassung der Probenstruktur können Injektionszeiten von wenigen hundert Pikosekunden bei Spinpolarisationsgraden von annähernd 70% erzielt werden. Als zweites Konzept wird die gezielte Injektion eines Elektrons in den Quantenpunkt über eine Tunnelbarriere verwirklicht. Es zeigt sich, dass über eine angelegte Spannung die Besetzung des Quantenpunktes mit Ladungsträgern exakt gesteuert werden kann. Die verschiedenen Ladungsträgerkonfigurationen im Quantenpunkt können in überzeugender Übereinstimmung durch ein theoretisches Modell erklärt werden. Bei eingeschaltetem Magnetfeld ergeben sich trotz Abwesenheit eines magnetischen Materials unerwartet hohe Polarisationsgrade des injizierten Elektrons, die durch die starke Tunnelkopplung des Quantenpunktes an ein Elektronenreservoir erklärt werden können. Auch in diesem Bauelementkonzept können außergewöhnlich schnelle Injektionszeiten erreicht werden. Nach der Präparation eines einzelnen Loches im Quantenpunkt mithilfe eines Laserpulses kann durch einen anschließenden Spannungspuls gezielt ein einzelnes Elektron in Zeiten kleiner als 300 ps in den Quantenpunkt injiziert werden.

Share and cite

Citation style:

Nannen, Jörg: Ultra-schnelle elektrische Injektion spinpolarisierter Elektronen in einzelne selbstorganisierte InGaAs Quantenpunkte. 2013.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export