Elektronenmigration in ballistischen und diffusiven Halbleitern: Von Elektronenbillards zu Ferromagneten

Abstract

Die Bewegung von Elektronen in einem elektrischen Leiter kann auf vielfältige Weise erfolgen. In diesem Beitrag möchte ich zwei unterschiedliche Transportarten, diffusiven und ballistischen Transport, vorstellen. Die Untersuchung ballistischen Transports erfolgt an Halbleiterheterostrukturen, die in den letzten zwei Jahrzehnten mit immer größerer Reinheit hergestellt werden konnten und sehr hohe Beweglichkeiten von Elektronen an der Grenzfläche zwischen den beiden Halbleitern Galliumarsenid und Aluminiumgalliumarsenid aufweisen. Diese zweidimensionalen Elektronensysteme machten die Entdeckung grundlegegend neuer Transporteffekte erst möglich. Die Bewegungen zweidimensionaler ballistischer Elektronen mit zusätzlicher periodischer Überstruktur, die hier kurz vorgestellt werden, weisen überraschende Gemeinsamkeiten mit der Ausbreitung von Infektionskrankheiten in einer globalisierten Welt auf. Das diffusive Transportregime wird anhand des ferromagnetischen Halbleiters Galliummanganarsenid vorgestellt. GaMnAs, das sehr niedrige Beweglichkeiten aufweist, ist ein aktuelles Modellsystem auf dem Gebiet der Spintronik, in dem versucht wird, magnetische und elektronische Eigenschaften im Hinblick auf neue Funktionalitäten zu kombinieren. Insbesondere werde ich hier auf Modifikationen des Widerstandes aufgrund von Ferromagnetiusmus und Quanteninterferenzen eingehen.