Coulombblockadeeffekte in metallischen Nanostrukturen mit regelbarem Kontakt

Description

Im elektronischen Transport in Nanostrukturen treten bewirkt durch die Quantelung der Ladung, insbesondere bei tiefen Temperaturen, sogenannte "Coulombblockade-Effekte" auf. Für eine kleine metallische Insel, die durch zwei Tunnelkontakte schwach an die Umgebung angekoppelt ist (eine Realisierung einer Einzelelektronentransistorstruktur), setzt beispielweise der Strom erst bei einer endlichen Spannung ein. Über eine zusätzliche (Gate-)Elektrode kann hierbei die Coulombblockade auch wahlweise wieder unterdrückt werden. Die Messung der Leitfähigkeit als Funktion der Gatespannung ergibt periodische Oszillationen mit der Periode der auf die Insel übertragenen Ladung.


Einzelelektronentransistoren werden intensiv als potentielle Elemente für Speicherbausteine studiert; da diese Transistoren auf dem Transport einzelner Elektronen beruhen, böten sie den Vorteil der Schaltbarkeit mit sehr geringen Strömen. Wir wollen das Zusammenwirken des Coulombblockade-Effekts mit dem Transport durch regelbare atomare Punktkontakte untersuchen. Der regelbare Kontakt, ein sogenannter mechanisch kontrollierbarer Bruchkontakt, ist eine freitragende, lithographisch hergestellte Nanobrücke, die durch mechanisches Verformen der Unterlage gedehnt und so auch bis auf wenige bzw. eine einzelne Atombreite verschmälert wird.


Einerseits kann im Gegensatz zu einer Insel zwischen Tunnelkontakten hier über kontinuierliche Parametervariation eine sehr viel stärkere Ankopplung an die Umgebung erreicht werden. Es ist noch nicht bekannt, bis zu welcher Kopplungsstärke die Coulombblockade noch zum Tragen kommt. Andererseits wird der Stromtransport durch einen atomaren Punktkontakt allein bereits durch Quanteneffekte bestimmt; es treten diskrete Transportkanäle auf, deren Rolle jedoch durch die nachgeschaltete Kapazität der Insel und den zweiten (Tunnel-)Kontakt stark beeinflusst werden wird.


Das Wechselspiel zwischen Coulombblockade und Mehrfach-Andreev-Reflexion in supraleitenden Einzelelektronentransistorstrukturen mit regelbaren atomaren Punktkontakten wird im DFG-Projekt von der Antragstellerin untersucht. Jedoch ist auch für normalleitende Strukturen der Einfluss einer nachgeschalteten Insel auf den Stromtransport durch einen regelbaren Punktkontakt noch nicht bekannt. Neben Messungen wäre auch die Entwicklung einer theoretischen Modellierung der Doppelkontaktstruktur, insbesondere für den normalleitenden Zustand, wünschenswert.

Institutions
  • FB Physik
Funding sources
Name Project no. Description Period
Deutsche Forschungsgemeinschaft589/04no information
Further information
Period: 08.04.2004 – 07.04.2006