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2007-06-22Dissertation DOI: 10.18452/15642
Growth and anisotropic transport properties of self-assembled InAs nanostructures in InP
dc.contributor.authorBierwagen, Oliver
dc.date.accessioned2017-06-18T08:16:51Z
dc.date.available2017-06-18T08:16:51Z
dc.date.created2007-08-03
dc.date.issued2007-06-22
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/16294
dc.description.abstractSelbstorganisierte InAs Nanostrukturen in InP, wie Quantendrähte, Quantenpunkte, und Quantengräben als Referenz, werden bezüglich ihres Wachstums, ihrer Struktur, optischen Eigenschaften und Transporteigenschaften untersucht. Das Stranski-Krastanov Wachstum der Nanostrukturen auf exakt orientiertem und vizinalem InP(001) wird mittels Gasquellen-Molekularstrahlepitaxie untersucht. Ich zeige, dass die Missorientierung des vizinalen InP, weitestgehend unabhängig von den Wachstumsparametern, den Nanostrukturtyp definiert. Optische Polarisation der Interbandübergänge (im 1.55 Mikrometer Bereich) aufgrund des Nanostrukturtyps wird mittels Photolumineszenz- und Transmissionsspektroskopie wird nachgewiesen. Die experimentell unaufwändige 4-Kontakt van der Pauw Hall Messung wird erweitert, um anisotrope Transporteigenschaften zu bestimmen. Der Ladungstägertransport in einer Schicht dicht gepackter, lateral gekoppelter InAs Nanostrukturen ist stark anisotrop mit der Hochbeweglichkeitsrichtung [-110], was parallel zur Richtung der Quantendrähte ist. Die maximalen Anisotropien übersteigen 30 für Elektronen und 100 für Löcher. Die extreme Anisotropie im Falle der Löcher basiert auf diffusem Transport in der [-110], und Hoppingtransport in der [110] direction. Die Elektronenbeweglichkeit bei niedrigen Temperaturen wird duch Grenzflächenrauhigkeitsstreuung in der [110] direction, und Streuung an entfernten Störstellen in der [-110] dominiert. Im Kontext gekoppelter Nanostrukturen, zeige ich, dass die Transportanisotropie auf anisotroper Tunnelkopplung zwischen benachbarten Nanostrukturen beruht, und weniger durch die Form der Nanostruktur bestimmt wird. Transport im Quanten-Hall Regime, und die Schwache Lokalisierung werden untersucht. Ein neuartiges Baulelement basierend auf Gate-konrollierter Transportanisotropie wird vorgeschlagen. Es wird gezeigt, dass modulationsdotierte InAs Quantendrähte für eine Implementierung des Bauelements geeignet sind.ger
dc.description.abstractSelf-assembled InAs nanostructures in InP, comprising quantum wires, quantum dots, and quantum wells as reference, are studied in terms of their formation, structural properties, optical properties, and anisotropic transport properties. The Stranski-Krastanov growth of InAs nanostructures is studied by gas-source molecular beam epitaxy on both nominally oriented and vicinal InP(001). I demonstrate that the off-cut direction of vicinal substrates - largely independent of growth conditions - determines the nanostructure type. Optical polarization of the interband transitions (in the 1.55 micron wavelength range) arising from the nanostructure type is demonstrated by photoluminescence and transmission spectroscopy. The experimentally convenient four-contact van der Pauw Hall measurement is extended to yield the anisotropic transport properties. The in-plane transport in large ensembles of closely spaced, laterally coupled InAs nanostructures is highly anisotropic with the high-mobility direction [-110], which is parallel to the direction of the quantum wires. The maximum anisotropies exceed 30 for electrons, and 100 for holes. The extreme anisotropy for holes is due to diffusive transport in the [-110], and hopping transport in the [110] direction. The principal electron mobilities at low temperature are dominated by interface roughness scattering in the [110] direction, and by remote impurity scattering in the [-110] direction. In the context of coupled nanostructure, I demonstrate that the transport anisotropy results from directionally anisotropic tunnel coupling between adjacent nanostructures rather than from the nanostructure shape anisotropy. The Quantum-Hall regime, and the weak-localization contribution to conductivity is studied. A novel 5-terminal electronic switching device based on gate-controlled transport anisotropy is proposed. Modulation-doped InAs/InP quantum wires are demonstrated to be a candidate for implementation of the device.eng
dc.language.isoeng
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectTransmissionger
dc.subjectInAs auf InPger
dc.subjectMBEger
dc.subjectSelbstorganisationger
dc.subjectNanostrukturger
dc.subjectQuantengrabenger
dc.subjectQuantendrahtger
dc.subjectQuantenpunktger
dc.subjectTransportger
dc.subjectAnisotropieger
dc.subjectKopplungger
dc.subjectStreuungger
dc.subjectTunnelnger
dc.subjectHopping Transportger
dc.subjectvan der Pauwger
dc.subjectPhotolumineszenzger
dc.subjectAbsorptionger
dc.subjectPolarisationger
dc.subjectInAs on InPeng
dc.subjectMBEeng
dc.subjectself-assembled growtheng
dc.subjectnanostructureeng
dc.subjectquantum welleng
dc.subjectquantum wireeng
dc.subjectquantum doteng
dc.subjecttransport anisotropyeng
dc.subjectcouplingeng
dc.subjectscatteringeng
dc.subjecttunnelingeng
dc.subjecthoppingeng
dc.subjectvan der Pauweng
dc.subjectphotoluminescenceeng
dc.subjecttransmissioneng
dc.subjectabsorptioneng
dc.subjectpolarizationeng
dc.subject.ddc530 Physik
dc.titleGrowth and anisotropic transport properties of self-assembled InAs nanostructures in InP
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-10078897
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/15642
dc.identifier.alephidHU002434227
dc.date.accepted2007-05-14
dc.contributor.refereeMasselink, W. T.
dc.contributor.refereeFornari, R.
dc.contributor.refereeSalamo, G. J.
dc.subject.dnb29 Physik, Astronomie
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I

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