Spektrale Eigenschaften von lateralen Quantenpunkten - Untersuchungen mittels Ladungssensoren basierend auf Quantenpunktkontakten

Abstract

Ladungssensoren ermöglichen es, die spektralen Eigenschaften von lateralen Quantenpunkten zu untersuchen, unabhängig davon, ob der Quantenpunkt ausgeprägte Coulomb-Blockade-Oszillationen zeigt. Dazu wird ein als Sensor dienender Quantenpunktkontakt ausreichend nah an einem Quantenpunkt definiert, so dass sich Ladungsänderungen des Quantenpunkts aufgrund der Coulomb-Wechselwirkung im Leitwert des Quantenpunktkontakts detektieren lassen. Der sensitive Bereich befindet sich zwischen den quantisierten Leitwertplateaus und wird durch diese beschränkt. Mittels aktiver Sensormessungen, bei denen der Sensorleitwert durch eine Regelung der Gatespannung des Sensors unabhängig von der Konfiguration des Quantenpunkts konstant gehalten wird, kann diese Beschränkung aufgehoben werden. Hierbei muss beachtet werden, dass die in einer aktiven Sensormessung durchgeführte Variation der Gatespannung des Sensors einen Einfluss auf den Quantenpunkt ausübt. Dieser Einfluss kann durch das Bestimmen einer Korrekturfunktion nachträglich mathematisch korrigiert werden. Mittels einer aktiven Sensormessung kann ein Quantenpunkt über einen sehr weiten Bereich bis hin zur vollständigen Entleerung beobachtet werden. Die dadurch erlangte Kenntnis über die exakte Besetzung des Quantenpunkts ermöglicht es, das spektrale Verhalten des Quantenpunkts zu bestimmen. Somit lassen sich die Vorhersagen der für laterale Quantenpunkte häufig angewendeten Verknüpfung des Constant-Interaction-Modells mit der Random-Matrix-Theorie überprüfen. Die in dieser Veröffentlichung vorgestellten Messdaten aus Coulomb-Blockade-Oszillationen, passiven sowie aktiven Sensormessungen zeigen ein vergleichbares Verhalten, welches sich nicht mit den theoretischen Vorhersagen deckt. Daraus folgt, dass die Verknüpfung des Constant-Interaction-Modells mit der Random-Matrix-Theorie laterale Quantenpunkte nicht ausreichend beschreibt.