Hochbewegliche zweidimensionale Lochsysteme in GaAs/AlGaAs

6.1. Magnetotransport-Charakterisierung
105
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
MDSI || [1-10]
250 mK < T < 800mK
Füllfaktor n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0
1
2
3
4
MDSI || [001]
 
Füllfaktor n
250 mK < T < 800mK
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
DSD QWI || [1-10]
200 mK < T <  800mK
Füllfaktor n
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
DSD QW || [001]
200 mK < T <  800mK
 
Füllfaktor n
a)
e)
b)
d)
c)
f)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
SSD QW || [1-10]
250 mK < T < 800mK
 
Füllfaktor n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
3.0
3.2
3.4
3.6
3.8
4.0
SSD QW || [001]
250 mK < T < 800mK
 
Füllfaktor n
 R
 (
k
W
)
x
x
, 
[1
-1
0
]
 R
 (
k
W
)
x
x
, 
[1
-1
0
]
 R
 (
k
W
)
x
x
, 
[1
-1
0
]
 R
 (
k
W
)
x
x
, 
[0
0
1
]
 R
 (
k
W
)
x
x
, 
[0
0
1
]
 R
 (
k
W
)
x
x
, 
[0
0
1
]
Abbildung 6.3: Magnetowiderstand R
xx
aufgetragen gegen über (ν) für dsd QW entlang
[110] (a) und [001] (b), ssd QW entlang [110] (c) und [001] (d) und MDSI entlang [110]
(e) und [001] (f). Die vertikalen Linien zeigen die erwarteten Positionen der Minima der
SdH-Oszillationen für die aus den Steigungen der Hallgeraden ermittelten zweidimensio-
nalen Ladungsträgerdichten p. Bei allem Strukturen ergeben sich insbesondere für große
Füllfaktoren deutliche Abweichungen von den erwarteten Positionen. Aus diesen Daten
können sowohl effektive Massen m
∗
, als auch Quantenstreuzeiten τ
q
ermittelt werden.

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106
Kapitel 6. T-abhängige Magntotransportuntersuchungen an (110) 2DHG
Absenz jeglicher Schwebungseffekte der Oszillationen lässt eine außerordentlich hohe
Symmetrie des QWs vermuten. In den Abbildungen 6.2c) und d) sind die Verläufe
von R
xx
beider Transportachsen der ssd-QW Struktur angetragen, wobei auffällt,
dass in dieser Probe die Minima der [110]-Transportachse sich wesentlich langsa-
mer hin zu verschwindenden Widerstandswerten entwickeln. Ferner sind deutliche
Schwebungseffekte entlang beider Hauptrichtungen für die Oszillationen tiefer Tem-
peraturen zu erkennen. Besondere Beachtung ist der Entwicklung der Maxima im
Temperaturverlauf zu schenken. Während sich für die beiden anderen Strukturen
die Ausprägung der Amplituden mit sinkender Temperatur, wenn auch zum Teil
asymmetrisch, stets kontinuierlich entwickelt, ist bei der ssd-QW Probe eine deut-
lich sprunghafte Ausprägung der SdH-Minima bei den in Abbildung 6.2c)-d) mit
Pfeilen markierten ungeraden Füllfaktoren ν = 5, 7, 9 von T= 400 mK nach T =
450 mK zu sehen. Diese Temperaturen korrespondieren mit dem abrupten Anstieg
der Beweglichkeit zu höheren Temperaturen entlang beider untersuchten Transpor-
trichtungen, wie in Abbildung 6.1a) (rote Kurven) gezeigt. Diese Phänome treten
entlang beider Transportachsen auf, sind aber entlang der [001]-Richtung deutlich
ausgeprägter.
Aufgrund der nahezu identischen Dichte von ssd-QW und MDSI-Struktur ist die
Lage der Extrema im Verlauf der Längswiderstände beider Proben bei ähnlichen
Magnetfeldwerten zu beobachten. Die Daten für die unterschiedlichen Transportrich-
tungen der MDSI-Struktur sind Abbildung 6.2e) und 6.2f) zu entnehmen. Deutlich
unterschiedlich scheint jedoch die Entwicklung der SdH-Oszillationen bei kleinen
Magnetfeldern und deren Temperaturabhängigkeit. Bei der MDSI-Struktur bilden
sich die SdH Oszillationen schon bei deutlich höheren Temperaturen aus und zeigen
sich hin zu tiefen Temperaturen als wesentlich ausgeprägter im Vergleich zur ssd-QW
Probe. Weiterhin ist auffallend, dass sich für beide Hauptachsen der MDSI-Struktur
die Minima annähernd gleich schnell hin zu verschwindenden Widerstandswerten
entwickeln. Insgesamt weisen die SdH-Oszillationen entlang der [110]- und [001]-
Richtungen der MDSI-Struktur von allen Proben die größte Symmetrie zueinander
auf, obwohl gerade für diese Struktur die höchste Beweglichkeits-Anisotropie zu be-
obachten ist (siehe Tabelle 6.1).
Zur Auswertung der Dichte des Schwerlochbandes oder dessen Spin-aufgespalteten
Subbändern wurde bereits in den Kapiteln 4.1 und 4.3 sowie in Kapitel 5.2 die Me-
thode der Fourieranalyse herangezogen. Die Methode beruht auf dem äquidistanten
Abstand der Minima in den SdH-Oszillations in ihrer Auftragung über inverse B-
Felder. Mit der Fourieranalyse wird dann die Frequenz der periodischen Schwingung
ermittelt, die in eine Ladungsträgerdichte umgerechnet werden kann. Treten Schwe-
bungseffekte im Verlauf der Oszillationen auf, resultieren diese aus der Überlagerung
zweier oder mehrerer Frequenzen, die als Einzeldichten unterscheidende Subbänder
interpretiert werden können. Eine stark vereinfachte Form dieser Methodik wur-
de schon 1983 bei der Analyse der ersten verfügbaren 2DHGs von H. L. Störmer

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