Spin-polarisierter Elektronentransport in Si-Nanostrukturen

Spin-Zustände in Halbleiterstrukturen haben in letzter Zeit große Beachtung erfahren, da sie sich prinzipiell als Quanten-Bits (qubits) in Quanten-Computern eignen. Spin-polarisierte Elektronen lassen sich z.B. unter Verwendung von Hall-Bar-Strukturen in den Randzuständen zweidimensionaler Elektronengase (2DEG) erzeugen, die sich in hohen Magnetfeldern (Quanten-Hall-Regime) ausbilden. Durch eine Kombination dieser Strukturen mit Quanten-Punkt-Kontakten können einzelne Landau-Niveaus selektiert bzw. unterschiedlich beeinflusst werden. Auf diese Weise kann der Transport durch solche Zustände sowie die Streuung von Elektronen zwischen den Kanälen detektiert werden.
Hier werden der Transport in und die Streuung zwischen Spinzuständen in Siliziumstrukturen (Inversionsschichten) untersucht. ähnliche Experimente wurden bisher vorwiegend an GaAs/AlGaAs-Heterostrukturen durchgeführt, wobei eine starke Streuung der Elektronen durch die Wechselwirkung mit dem Kernspin von sowohl Ga als auch As beobachtet wurde. Da das Hauptisotop von Si keinen Kernspin besitzt, ist zu erwarten, dass die Wechselwirkung mit dem Grundmaterial viel geringer ausfällt, andererseits aber die Wechselwirkung mit Störstellen eine stärkere Rolle spielt.

Gebondete Hall-Bar-Struktur auf Silizium