Steuerbare Gleichrichtung in Halbleiter-Nanostrukturen - Universität ...

2.4. Gleichrichter in zweidimensionalen Elektronensystemen
realisiert wurde [3]. Die in Abbildung 2.4 gezeigte Geometrie ermöglicht es, Ladungsträger
in eine vorher festgelegte Richtung zu lenken, die unabhängig von der Richtung des Ein-
gangsstromes ist. Die nichtlineare I(V )-Kennlinie ist ebenfalls in Abbildung 2.4 zu sehen.
Der Funktionsmechanismus dieses Gleichrichters beruht auf dem einfachen Billard-Modell
gestreuter Elektronen. Die typischen Bewegungsbahnen der Elektronen sind in dem kleinen
Bild in Abbildung 2.4 eingezeichnet. Bei einem Stromfluss zwischen den Kontakten S und
D ist eine Potentialdifferenz zwischen U und L messbar. Die Polarität dieser Spannung
deutet darauf hin, dass die Elektronen an dem dreieckigen Streuer zum Kontakt L hin
reflektiert werden.
Eine weitere Nanostruktur unter Ausnutzung des ballistischen Verhaltens zweidimensiona-
ler Elektronengase ist schematisch in Abbildung 2.5a abgebildet. Sie beruht ebenfalls auf
einer gebrochenen Symmetrie, die in diesem Fall durch eine sprunghafte Veränderung der
Ladungsträgerdichte parallel zum Stromfluss verursacht wird [4]. Hierbei wird im Gegen-
satz zur Reflexion die Brechung am Übergang der Ladungsträgerdichten ausgenutzt.
Experimentelle Ergebnisse, die in Abbildung 2.5b dargestellt sind, zeigen in der trans-
versalen Spannung Vy gleichrichtendes Verhalten. Über die Gatespannungen Vg1 und Vg2
lassen sich die Ladungsträgerkonzentrationen in den beiden Bereichen separat voneinander
einstellen. So ist es möglich, die Polarität und Amplitude der gemessenen transversalen
x
a)
y
o
b)
Transversale Spannung V (V)
y
Source-Drain-Spannung V (V)
SD
Abbildung 2.5.: a) 3D-Schema eines dichte-modulierten, ballistischen Gleichrichters. Die
Ladungsträgerdichten n1 und n2 sind farblich unterschieden. b) Transver-
sale Spannung Vy als Funktion der Source-Drain-Spannung VSD bei 4,2
K. Das Gate 1 wird mit der Spannung Vg versorgt, Gate 2 ist geerdet
(Abbildung nach [4]).
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