III-V Halbleiter-Hybridsysteme

III-V Halbleiter, bestehend aus Elementen der Gruppe III und V, wie z.B. GaAs oder AlGaAs, sind oft die bevorzugten Materialien wenn es darum geht Quanteneffekte in Nanostrukturen zu untersuchen.

III-V Halbleiter, bestehend aus Elementen der Gruppe III und V, wie z.B. GaAs oder AlGaAs, sind oft die bevorzugten Materialien wenn es darum geht Quanteneffekte in Nanostrukturen zu untersuchen. Prominente Beispiele sind der Quanten-Hall-Effekt, die quantisierte Leitfähigkeit oder der Einzelelektronentransport. Darüber hinaus sind III-V Halbleiter auch bestens geeignet um schnelle energiesparende Elektronik zu realisieren. Der große Vorteil dieser Materialien ist die große Bandbreite an Materialparametern, wie zum Beispiel die elektronische Bandlücke oder die effektive Masse. Während die Herstellung von planaren Hetrostrukturen bestehend aus unterschiedlichen Materialien, inzwischen wohletabliert ist, zeigen neuere Entwicklungen in Richtung von selbstorganisierten Nanostrukturen. Bei diesem sogenannten Bottom-Up Ansatz werden Nanostrukturen auf direktem Wege hergestellt, ohne dabei aufwendige Lithografieverfahren in Anspruch nehmen zu müssen. Noch mehr faszinierenden Möglichkeiten ergeben sich, wenn diese Nanostrukturen in-situ mit anderen Materialien wie z.B. Ferromagneten, Superleitern, Normalmetallen oder Dielektrika kombiniert werden. Die in-situ Herstellung gewährleistet dabei saubere Grenzflächen zwischen den Materialien, eine unabdingbare Voraussetzung für den zuverlässigen Betrieb von elektronischen Bauelementen. Zum Beispiel können mit Supraleitern-Halbleiternanodraht-Hybridstrukturen verwendet werden um sogenannte Gatemon Quantenbits zu realisieren, d.h. supraleitenden Quantenbits auf bestehend aus gategesteuerten Nanodraht-Josephson-Kontakten. Auf einem mehr fundamentalen Niveau können derartige Supraleiter-Nanodraht-Hybridstrukturen auch als Basis zur Realisierung von Majorana Fermionen.

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