14 Externe wissenschaftliche Einrichtungen
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Item Open Access Potential- und Stromverteilung beim Quanten-Hall-Effekt bestimmt mittels Rasterkraftmikroskopie(2002) Ahlswede, Erik; Klitzing, Klaus von (Prof. Dr.)Obwohl der Quanten-Hall-Effekt seit seiner Entdeckung 1980 eine Vielzahl an Forschungsarbeiten nach sich gezogen hat, ist bis heute nicht geklärt, wo mikroskopisch der externe Strom innerhalb des zweidimensionalen Elektronensystems (2DES) fließt. Unter Quanten-Hall-Bedingungen ist die Existenz sogenannter kompressibler und inkompressibler Streifen innerhalb der Randverarmungszone des 2DES vorhergesagt worden, die sich entweder metallisch oder isolierend verhalten und damit die Hall-Potentialverteilung innerhalb des 2DES beeinflussen. Die Details des Stromtransports werden dabei aber noch immer kontrovers diskutiert. Daher wird in dieser Arbeit ein Tieftemperatur-Rasterkraftmikroskop verwendet, das auf elektrostatische Wechselwirkungen sensitiv ist, um die Potentialverteilung unter Quanten-Hall-Bedingungen mit einer Auflösung im Sub-Mikron-Bereich zu vermessen. Dies erlaubt dann auch Rückschlüsse auf die Stromverteilung. Abhängig vom Landau-Niveau-Füllfaktor (FF) ändern sich die Potentialprofile dramatisch und die Gesamtinterpretation ergibt sich daher folgendermaßen: Für ganzzahlige FF fällt das Potential nichtlinear über das Probeninnere ab und ein dissipationsfreier Strom wird demnach auch im Inneren der Probe getrieben. Aber bei etwas höheren FF fällt das Potential über die innersten inkompressiblen Streifen ab, was für einen nahezu dissipationsfreien Strom innerhalb dieser Randstreifen spricht. Wenn man sich an den nächsthöheren FF annähert, steigt der Potentialabfall über die Probenmitte zunehmend an. Hier fließt nun ein dissipativer Strom im Inneren der Probe, bis sich diese Entwicklung beim nächsten ganzzahligen FF wiederholt. Dieses Verhalten wird für verschiedene Probengeometrien und ebenso unter dem Einfluß eines benachbarten Metallkontakts diskutiert.