Composite Fermions in lateralen Übergittern

Dissertation von Stefan Jobst

Betreuer: Prof. Dr. D. Weiss

Eingereicht am: 04.05.2000

Kolloquium: 31.05.2000


Zusammenfassung

Die Einführung von Quasiteilchen, bestehend aus je einem Elektron und einer geraden Anzahl von magnetischen Flussquanten, liefert eine anschauliche Erklärung für den gebrochenzahligen Quanten-Hall-Effekt. Diese zusammengesetzten Teilchen werden als Composite Fermions bezeichnet. Der gebrochenzahlige Quanten-Hall-Effekt ist dann als Quanten-Hall-Effekt für Composite Fermions zu verstehen.

Darüber hinaus können den Composite Fermions im Magnetfeld Zyklotronbahnen zugeordnet werden. Dementsprechend beobachtet man an strukturierten zweidimensionalen Elektronengasen Effekte, die auf der Kommensurabilität des Zyklotrondurchmessers der Composite Fermions mit den Abmessungen der aufgebrachten Strukturen beruhen.

Im Mittelpunkt der Arbeit stehen Messungen an Systemen mit streifenförmigen Strukturen, deren Amplitude im Vergleich zur Fermienergie der Elektronen klein sind. Die Strukturen wurden mit Hilfe der in-situ-interferometrischen Belichtung in einem eigens dafür entwickelten 3He-Kryostaten unter Ausnutzung des persistenten Photoeffekts aufgebracht.

Erstmals konnten für Composite Fermions im lateralen Übergitter Signaturen im Magnetowiderstand analog zu den für Elektronen bekannten Kommensurabilitätsoszillationen beobachtet werden.

Laterale Übergitter auf zweidimensionalen Elektronengasen können elektrostatischer oder magnetischer Natur sein. Die Minima der zu den unterschiedlichen Modulationstypen gehörigen Oszillationen im Magnetowiderstand liegen genau gegenphasig. Im Experiment werden für Elektronen Oszillationen elektrostatischer Art gefunden, wohingegen im Regime der Composite Fermions Oszillationen magnetischer Art gemessen werden.

Dies ist der erste experimentelle Hinweis auf eine räumliche Korrelation von Elektronen und magnetischen Flussquanten: Die durch das elektrostatische Übergitter verursachte Dichtemodulation der Elektronen führt aufgrund der im Modell der Composite Fermions an die Elektronen angehängten Flussquanten zu einem Übergitter magnetischer Art.


Volltext

Logos Verlag Berlin, ISBN 3-89722-421-6

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Veröffentlichungen

Phys. Rev. Lett. 83(13), 2620-23 (1999)

Physica E 6, 87-90 (2000)


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