Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

2. Grundlagen
Dieses Kapitel behandelt die für das Verständnis dieser Arbeit notwendigen Grundlagen.
In dieser Arbeit werden ausschließlich Strukturen in zweidimensionale Elektronengasen
untersucht. Deshalb beginnt die Betrachtung mit der Dimensionsreduzierung, gefolgt von
der Realisierung zweidimensionaler Elektronengase durch ein Einschlusspotential und den
daraus resultierenden Eigenschaften zweidimensionaler Elektronensysteme. Symmetriege-
brochene Nanostrukturen, die nichtlinearen Transport auf der Grundlage von ballistischem
Verhalten und der Modulation der Verarmungzonen gewährleisten, werden vorgestellt.
2.1. Dimensionsreduzierung
Niedrigdimensionale Systeme unterscheiden sich gegenüber dreidimensionalen Systemen
dadurch, dass die Elektronenbewegung in mindestens einer der drei Dimensionen durch
eine charakteristische Länge im Material eingeschränkt wird. Die entscheidende Größe ist
die Fermi-Wellenlänge λF :
D(E)
λF =
a) b)
c)
E
D(E)
D (E) D (E)
3D 2D
h
√ . (2.1)
2meEF
E
D(E)
D (E)
Abbildung 2.1.: Zustandsdichten D(E) freier Elektronen für eine (c), zwei (b) und drei (a)
Dimensionen (Abbildung nach [7]).
1D
E
7