THz-Spektroskopie an zweidimensionalen Elektronengasen in Corbino-Geometrien

Dr. rer. nat. Notthoff, Christian

Dateibereich 22771

29,94 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 13.09.2009

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Notthoff_diss.pdf13.09.2009 00:42:5429,94 MB
In dieser Arbeit wird die THz-induzierte Photo-Antwort eines zweidimensionalen elektronengases (2DEG) im Quanten-Hall-Regime untersucht. Dazu wird eine zweifach zusammenhängende Probengeometrie verwendet, die topologisch äquivalent zu einer ringförmigen Geometrie ist (Corbino-Geometrie). Diese Geometrie wird im Folgenden als Mäander-Corbino-Geometrie bezeichnet. Unter Quanten-Hall-Bedingungen wird der elektronische Transport, wie auch in einer Hall-bar-Probe, stark von den Randkanälen beeinflusst. Aufgrund der Ausbildung der Randkanäle entlang des Randes und einem semiisolierenden Volumenbereichs zwischen den Randkanälen ist es möglich, die inneren und äußeren Randkanäle getrennt von einander zu kontaktieren und die Photo-Antwort des semiisolierenden Volumenbereichs zu messen. Für Füllfaktoren ν < 2 wird in spektral aufgelösten Messungen eine Lorentz-förmige Resonanz bei der Zyklotronfrequenz beobachtet. Weiterhin zeigt die Analyse der Stromabhängigkeit der Photo-Antwort, dass sich das beobachtete Photosignal im Rahmen eines in der Literatur etablierten bolometrischen Modells beschreiben lässt. Die Situation ändert sich für Füllfaktoren oberhalb des ganzzahligen Füllfaktors (ν = 2). Hier eigen spektral aufgelöste Messungen eine asymmetrische Verbreiterung der Resonanz. Bei niedrigen Temperaturen (T = 300 mK) lassen sich zwei unabhängige Beiträge im Photosignal identifizieren. Ein Beitrag lässt sich dabei eindeutig auf das Heizen des Elektronengases durch die Zyklotronabsorption zurückführen (bolometrischer Beitrag), und der zweite Beitrag wird durch einen nicht-bolometrischen Mechanismus hervorgerufen. Die beobachtete Abhängigkeit der Amplitude der Photo-Antwort vom aufgeprägten Strom bei Füllfaktoren ν > 2 weist ebenfalls auf das Auftreten eines nicht-bolometrischen Beitrages zur Photo-Antwort hin. Außerdem werden Untersuchungen an einer so genannten Quasi-Corbino-Probe vorgestellt, die es erlaubt, zwei Randkanäle an einem Probenrand separat zu kontaktieren. Diese Quasi-Corbino-Probe ermöglicht es, die Photo-Antwort eines einzelnen inkompressiblen Streifens zwischen zwei Randkanälen (ohne den Einfluss des Volumens) zu untersuchen. Hier zeigen die Messungen, dass die Photo-Antwort aus der Erzeugung eines Photostroms innerhalb des inkompressiblen Randstreifens resultiert. Dementsprechend lässt sich der nicht-bolometrische Beitrag zur Photo-Antwort der Mäander-Corbino-Proben ebenfalls auf die Generation eines Photostroms innerhalb der inkompressiblen Streifen am Rand zurückführen. Darüber hinaus zeigt eine genauere Analyse der spektral aufgelösten Messungen an Mäander-Corbino-Proben einen dritten Beitrag zur Photo-Antwort. Dieser dritte Beitrag lässt sich dabei als eine neuartige Magnetoplasmon-Anregung am Probenrand interpretieren. Zum Abschluss dieser Arbeit wird die Anwendungsmöglichkeit der Mäander-Corbino-Proben als frequenzselektive, durchstimmbare und hochsensible THz-Detektoren vorgestellt.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik » Experimentalphysik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Klassifikation Physik:
Festkörperphysik, Oberflächenphysik
Stichwörter:
THz, Corbino, Quanten-Hall-Effekt, Photoleitung
Beitragende:
Prof. Dr. Lorke, Axel [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Nachtwei, Georg [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
11.09.2009
Dokument erstellt am:
15.09.2009
Promotionsantrag am:
22.06.2009
Dateien geändert am:
13.09.2009
Medientyp:
Text