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Transport phenomena and capacitance of open quantum semiconductor nanostructures

  • We consider semiconductor devices at very low temperatures, composed of a mesoscopic quantum structure (QS) constituting the active region contacted by ideal probes with infinite conductivity. The coherent transport through the QS is described in the Landauer-Büttiker formalism. We perform self-consistent calculations for the electron density in the QS. We present a capacitance model that takes into account the openness of the QS and the existence of finite contacts embedding the system. For single-barrier tunnelling structures, we present the implicit connection between the capacitance and the conductance. For a field induced two-dimensional electron gas in a special GaAs/AlxGa1-xAs heterostructure we present a detailed analysis of the coupling to the contact reservoir. Excellent quantitative agreement in the C-V characteristic is obtained. It is also analized the conductivity of systems with confinement in more dimensions.
  • Wir betrachten Halbleiterbauelemente bei sehr tiefen Temperaturen, bestehend aus eine mesoskopische Quantenstruktur(QS), welche die aktive Region festlegt und Kontakte, die als ideale Metalle angesehen sind. Der Transport durch QS wird im Landauer-Büttiker Formalismus beschrieben. Wir führen selbstkonsistente Rechnungen für die Elektronendichte in QS durch. Wir stellen ein Kapazitätsmodell vor, das die Offenheit der QS und das Bestehen der begrenzten Kontakte, die das System einbetten, berücksichtigt. Für die Strukturen mit einer Tunnelbarriere stellen wir die implizite Verbindung zwischen der Kapazität und der Leitfähigkeit vor. Für das feldinduzierte zweidimensionale Elektronengas in einer speziellen GaAs/AlxGa1-xAs Heterostruktur, stellen wir eine ausführliche Analyse der Wechselwirkung zwischen der QS und dem Kontakt vor. Ausgezeichnete quantitative Übereinstimmung in der C-V Kurve wurde bekommen. Es wird auch die Leitfähigkeit für Systeme, die Beschränkungen in mehreren Dimensionen zeigen, beschrieben.

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Metadaten
Author: Paul Nicolae Racec
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-000000211
Referee / Advisor:Prof. Dr. Ernst Sigmund
Document Type:Doctoral thesis
Language:English
Year of Completion:2002
Date of final exam:2002/07/16
Release Date:2007/03/05
Tag:Capacitance; Open systems; Resonance theory; Semiconductor nanostructures; Transport
GND Keyword:Galliumarsenid; Heterostruktur; Elektronischer Transport; Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie; S-Matrix
Institution name at the time of publication:Fakultät für Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik (eBTU) / LS Theoretische Physik (ehemals)
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