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Hochfrequenter Einzelelektronentransport durch gekoppelte Quantenpunkte

07.12.2006

Experimente zum Pumpen einzelner Elektronen durch künstliche Moleküle mit Hilfe akustischer Oberflächenwellen weisen auf neuartige physikalische Effekte hin.
Mit Hilfe akustischer Oberflächenwellen lassen sich einzelne Elektronen mit hoher Taktrate von einigen GHz durch Halbleiterquantenpunkte pumpen. Dieser Effekt wird in der PTB in Hinblick auf ein zukünftiges Stromnormal untersucht. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde jetzt auch der durch Oberflächenwellen getriebene Transport durch gekoppelte Halbleiterquantenpunkte untersucht. Solche gekoppelten Quantenpunkte (Bild) werden auch als künstliche Moleküle bezeichnet. Bei diesen Untersuchungen zeigten sich erste Hinweise auf einen neuartigen physikalischen Effekt, das so genannte adiabatische Pumpen. Dabei kann es in der Nähe der Resonanz der Energieniveaus der beiden gekoppelten Quantenpunkte zu verstärktem Stromtransport kommen. Für einen Spezialfall des adiabatischen Pumpens, das so genannte quanten-adiabatische Pumpen, sagen theoretische Untersuchungen außerdem eine verringerte Unsicherheit des gepumpten Stromes voraus.


Bild 1: Gekoppelte Quantenpunkte (rot), realisiert durch metallische Elektroden auf einem geätzten Ga(Al)As Kanal