Transportuntersuchungen an magnetischen und nicht-magnetischen II-VI-Heterostrukturen

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	25 April 2018
Referee:	Prof. Dr. Dieter Weiss
Date of exam:	4 April 2018
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Chair Professor Weiss > Group Dieter Weiss
Keywords:	CdMnTe,DMS,FQHE,QHF
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	37137

Abstract (German)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein breites Spektrum von Transportphänomenen im verdünnt-magnetischen Halbleiter CdMnTe untersucht. Die Anwesenheit der magnetischen Mn-Ionen manifestiert sich einerseits in Form von bekannten, auf der sp-d-Austauschwechselwirkung basierenden Effekten, wie dem Beating-Pattern oder dem Quantenhall-Ferromagneten (QHF), und ermöglicht damit eine gezielte ...

Abstract (German)

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein breites Spektrum von Transportphänomenen im verdünnt-magnetischen Halbleiter CdMnTe untersucht. Die Anwesenheit
der magnetischen Mn-Ionen manifestiert sich einerseits in Form von bekannten, auf der sp-d-Austauschwechselwirkung basierenden Effekten, wie dem Beating-Pattern oder dem Quantenhall-Ferromagneten (QHF), und ermöglicht damit eine gezielte Untersuchung der magnetischen aterialeigenschaften. Andererseits machen sich die magnetischen Effekte bei sehr tiefen Temperaturen und schwachen Magnetfeldern so stark bemerkbar, dass der grundlegende elektrische Transport behindert und die Entstehung einer gemischten magnetischen Phase mit spinglas-ähnlichen Clustern vermutet wird. Heranziehung eines zweiten Materialsystems HgTe als nicht-magnetische Referenz erlaubte eine Differenzierung zwischen den Ursachen der beobachteten Signalanomalien.
An einer Reihe von verschiedenen Nano-Interferometern konnte der Aharonov-Casher-Effekt — ein Einﬂuss des elektrischen Feldes auf das Phasenverhalten der Elektronenwellen — experimentell festgestellt werden. Bei winkelabhängigen Hochfeld-Messungen an CdMnTe wurde eine anomale Verschiebung der QHE-Merkmale zu kleineren Magnetfeldern festgestellt — ein Effekt, der in der Fachliteratur bislang nicht beschrieben wurde. Außerdem konnte in CdMnTe erneut der gebrochenzahlige Quantenhalleffekt (FQHE) nachgewiesen und quantitativ ausgewertet werden. Eine Reihe von Modellen für die Extraktion der Bandlücke aus Aktivierungsmessungen wurde im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit auf reale Messdaten überprüft.

Translation of the abstract (English)

In the present work a wide range of transport phenomena was investigated in the dilute-magnetic semiconductor CdMnTe. On the one hand, the presence of the magnetic Mn-ions manifests itself in the form of well-known effects based on the sp-d exchange interaction — e. g. beating pattern or quantum Hall ferromagnet (QHF) —, thus allowing targeted investigation of magnetic material properties. On the ...

Translation of the abstract (English)

In the present work a wide range of transport phenomena was investigated in the dilute-magnetic semiconductor CdMnTe. On the one hand, the presence of the magnetic Mn-ions manifests itself in the form of well-known effects based on the sp-d exchange interaction — e. g. beating pattern or quantum Hall ferromagnet (QHF) —, thus allowing targeted investigation of magnetic material properties. On the other hand, the magnetic effects at very low temperatures and weak magnetic fields are so strong that the basic electrical transport is hindered and the formation of a mixed magnetic phase with spin-glassy clusters is suspected. Using a second material system HgTe as a non-magnetic reference allowed a differentiation between the causes of the observed signal anomalies.

On a number of nano-interferometers the Aharonov-Casher-Effect — an influence of the electric field on the phase behavior of the electron waves — was observed experimentally. In angle-dependent high-field measurements on CdMnTe an anomalous shift of quantum Hall effect (QHE) features to weaker magnetic field was observed — an effect so far not described in the literature. In addition, fractional quantum Hall effect (FQHE) was repeatedly observed and evaluated quantitatively in CdMnTe. A number of models for the extraction of the band gap from activation measurements were tested for their applicability to real measurement data.

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