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2019-08-30Dissertation DOI: 10.18452/20352
Quantum transport investigations of low-dimensional electron gases in AlxGa1-xAs/GaAs- and Bi2Se3-based materials
dc.contributor.authorRiha, Christian
dc.date.accessioned2019-08-30T07:20:56Z
dc.date.available2019-08-30T07:20:56Z
dc.date.issued2019-08-30none
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/21225
dc.description.abstractDie Transporteigenschaften eines Elektronengases mit reduzierter Dimensionalität werden von den Welleneigenschaften der Elektronen bestimmt. Dies ermöglicht es, verschiedene Quanteneffekte, wie Quanteninterferenz, zu beobachten. Im ersten Teil dieser Arbeit werden geätzte Quantenringe und eindimensionale (1D) Verengungen, basierend auf AlxGa1-xAs/GaAs-Heterostrukturen, hinsichtlich ihrer Transporteigenschaften untersucht. Messungen des thermischen Rauschens im Gleichgewichtszustand zeigen, dass der Erwartungswert mit den Rauschspektren aller 1D Verengungen übereinstimmt, jedoch um bis zu 60 % bei allen Quantenringen überschritten wird. Rauschmessungen im thermischen Nichtgleichgewicht ergeben, dass der Wärmefluss in Quantenringen mithilfe einer globalen Steuerelektrode (Topgate) an- und ausgeschaltet werden kann. Die magnetische Widerstandsänderung der Quantenringe zeigt Oszillationen, die dem Aharonov-Bohm-Effekt zugeordnet werden. Die Beobachtbarkeit dieser Oszillationen hängt stark von dem Abkühlvorgang der Probe ab und die Oszillationen zeigen Hinweise auf ein Schwebungsmuster sowie auf Phasenstarre. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Oberflächenzustände von exfolierten Bi2Se3 Mikroflocken untersucht. Für Mikroflocken mit metallischen Temperaturabhängigkeiten des Widerstandes wurde schwache Anti-Lokalisierung beobachtet. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass sich die magnetische Widerstandsänderung weniger ausschließlich aus den 2D Oberflächenkanälen als vielmehr aus einem geschichtetem Transport von 2D Kanälen im Volumenkörper zusammensetzt. Eine Mikroflocke mit halbleitenden Eigenschaften zeigt keine Hinweise auf solch einen geschichteten 2D Transport und es wird angenommen, dass ihre magnetische Widerstandsänderung ausschließlich von den 2D Oberflächenzuständen verursacht wird.ger
dc.description.abstractThe transport properties of an electron gas with reduced dimensionality are dominated by the electron’s wave nature. This allows to observe various quantum effects, such as quantum interference. In the first part of this thesis etched quantum rings and one-dimensional (1D) constrictions, based on AlxGa1-xAs/GaAs heterostructures, are investigated with respect to their transport properties. Thermal noise measurements in equilibrium show that the expectation value agrees with the noise spectra of all 1D constrictions but is exceeded by up to 60 % for the noise spectra of all quantum rings. Noise measurements in thermal non-equilibrium reveal that the heat flow can be switched on and off for a quantum ring by a global top-gate. The measured magnetoresistance of the quantum rings shows oscillations that are attributed to the Aharonov-Bohm effect. The observability of these oscillations strongly depends on the cooling process of the sample and the oscillations show indications of a beating as well as phase rigidity. In the second part of the thesis the surface states of exfoliated Bi2Se3 microflakes are studied. For microflakes that show a metallic temperature dependence of the resistance weak anti-localization is observed. This observation suggests that the magnetoresistance is a result of layered transport of 2D channels in the bulk rather than just the surface 2D channels. A microflake with semiconducting characteristics does not show indications of such a 2D layered transport and its magnetoresistance is considered to be carried by the 2D surface states only.eng
dc.language.isoengnone
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin
dc.rights(CC BY-NC-ND 3.0 DE) Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung 3.0 Deutschlandger
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/
dc.subjectThermisches Rauschenger
dc.subjectNiederdimensionaler Elektronentransportger
dc.subjectQuanteninterferenzger
dc.subjectTopologische Isolatorenger
dc.subjectThermal noiseeng
dc.subjectLow-dimensional electron transporteng
dc.subjectQuantum interferenceeng
dc.subjectTopological insulatorseng
dc.subject.ddc530 Physiknone
dc.titleQuantum transport investigations of low-dimensional electron gases in AlxGa1-xAs/GaAs- and Bi2Se3-based materialsnone
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-110-18452/21225-7
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/20352
dc.date.accepted2018-12-11
dc.contributor.refereeFischer, Saskia
dc.contributor.refereeBuhmann, Hartmut
dc.contributor.refereeSchröder, Thomas
local.edoc.pages173none
local.edoc.type-nameDissertation
local.edoc.institutionMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultätnone
dc.relation.references10.1063/1.4908052
dc.relation.references10.1002/pssa.201532551
dc.relation.references10.1063/1.4953812
dc.relation.references10.1038/srep27483

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