Propagation eines Wellenpackets durch einen Nanokontakt

Elektronen bewegen sich durch Nanokontakte nach quantenmeschanischen Gesetzen in Form von Materiewellen. In typischen Bauelementen findet die Bewegung entlang der Grenzfläche zwischen zwei Materialien verschiedener chemischer Zusammensetzung ("Heterokontakte", z.B. Indium-Phosphid gegen Indium-Gallium-Arsenid) statt, ist also zweidimensional. Sie lässt sich in Form eines Dichteprofils darstellen. Unten ist die Bewegung eines Elektrons durch einen Ringkontakt in Form eines animierten Bildes dargestellt. Die Dauer der Bewegung ist 30 Picosekunden. Dies ergibt sich aus der Größe des Rings - 800 Nanometer Durchmesser, 85 Nanometer Ringdicke - und der effektiven Masse fuer die Elektronen in der Grenzschicht - etwa 1/27 der Masse eines Elektrons im freien Raum.

Auffallend ist das quantenmechanische Phänomen der "Wellenpaketteilung". Die einlaufende Welle trifft auf die Wand des Ringes am Eingang, wird reflektiert und nur ein Teil der Welle gelangt durch die Ringarme zum Ausgang. Dort verlässt wiederum nur ein Teil der Welle den Ring. Der Rest läuft zurück in den Eingangsbereich und verlässt den Ring etwa 12 Picosekunden nach der ersten Reflektion.

(A.Bringer)