Regensburg 2007 – scientific programme

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HL: Fachverband Halbleiterphysik

HL 13: Poster 1

HL 13.55: Poster

Monday, March 26, 2007, 15:00–17:30, Poster A

Einzelelektronentransport durch Kohlenstoffnanoröhren mittels akustischer Oberflächenwellen — •Markus Regler, Jens Ebbecke und Achim Wixforth — Institut für Physik, Experimentalphysik 1, Universität Augsburg, Universitätsstr.1, 86159 Augsburg

Kohlenstoffnanoröhren (KNR) stellen seit ihrer Entdeckung ein breites Forschungsgebiet dar. KNR bilden ideale eindimensionale Leiter und zeigen abhängig vom Umfang metallische oder halbleitende Eigenschaften. Sie bieten so Anwendungen etwa als Transistoren an.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist der Transport einzelner Elektronen mit Hilfe von akustischen Oberflächenwellen (AOW) durch eine solche Röhre. Dazu werden die KNR auf einem piezoelektrischen Substrat (LiNbO₃) mit Metallelektroden (Au/Ti, Pd/Ti) kontaktiert. Dabei bilden sich zwischen den Röhren und den Elektroden Tunnelbarrieren, so dass für genügend kleine Kontaktabstände (≈ 1 µ m) in der KNR ein Quantenpunkt (QP) entsteht. Mit zusätzlich angebrachten Gateelektroden können die Zustände im QP beeinflusst werden.

Wird eine AOW angeregt, deren Wellenlänge dem doppelten Kontaktabstand entspricht, führt dies zu einer Modulation der Barrieren. Bei verminderter Barrierenhöhe wird den Elektronen das Tunneln in den bzw. aus dem QP erleichtert, so dass pro Wellenzyklus ein Elektron durch den QP transportiert wird. Für den resultierenden Strom gilt: I=e · f (e: Elementarladung, f: Frequenz der AOW). Die verwendeten Frequenzen liegen im Bereich von wenigen GHz, der Strom daher in der Größenordnung von Nanoampere. Eine Anwendung solcher Bauteile wäre beispielsweise ein zukünftiger Stromstandard.