Magneto-electrical transport through MBE-grown III-V semiconductor nanostructures: from zero- to one-dimensional type of transport

Abstract

From the development of the first transistor in 1947, great interest has been directed towards the technological development of semiconducting devices and the investigation of their physical properties. A very vital field within this topic focuses on the electrical transport through low-dimensional structures, where the quantum confinement of charge carriers leads to the observation of a wide variety of phenomena that, in their turn, can give an interesting insight on the fundamental properties of the structures under examination. In the present thesis, we will start analyzing zero-dimensional systems, focusing on how electrons localized onto an island can take part in the transport through the whole system; by precisely tuning the tunnel coupling strength between this island and its surroundings, we will then show how it is possible to move from a zero- to a one-dimensional system. Afterwards, the inverse path will be studied: a one-dimensional system is electrically characterized, proving itself to split up due to disorder into several zero-dimensional structures.

Seit der Entwicklung des ersten Transistors 1947 bestand großes Interesse an der technologischen Entwicklung halbleitender Bauelemente und der Untersuchung ihrer physikalischen Eigenschaften. Ein sehr lebendiges Feld innerhalb dieses Forschungsgebietes konzentriert sich auf den elektrischen Transport durch niederdimensionale Strukturen, in denen die räumliche Einschränkung der Bewegungsfreiheit von Ladungsträgern zur Beobachtung einer Vielzahl von quantenmechanischen Phänomenen führt, die interessante Einsichten über die fundamentalen Eigenschaften der untersuchten niederdimensionalen Strukturen erlauben. In der vorliegenden Arbeit beginnen wir mit der Analyse nulldimensionaler Systeme (Quantenpunkte) und untersuchen, wie elektrischer Transport durch eine quasi-isolierte Insel mit lokalisierten Elektronen -- dem Quantenpunkt -- stattfinden kann. Durch genaues Einstellen der Tunnelkopplungsstärke zwischen dieser Insel und ihrer Umgebung werden wir dann zeigen, wie es möglich ist, von einem null- zu einem eindimensionalen System überzugehen. Danach wird der umgekehrte Weg untersucht: Ein eindimensionales System (gewachsener Nanodraht) wird elektrisch charakterisiert, der -- wie sich zeigt – durch Unordnung in mehrere nulldimensionale Systeme zerfällt.