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F.A.Z. v. 15.3.2000

Verlustfreie Ströme in Nanoringen

Magnetfelder lassen einzelne Elektronen kreisen  / Von Rainer Scharf

Winzige Halbleiterringe mit ungewöhnlichen elektrischen Eigenschaften sind kürzlich von Wissenschaftlern der Ludwig-Maximilians-Universität in München und der University of California in Santa Barbara hergestellt worden. Die Ringe haben einen Durchmesser von 50 Nanometern und bestehen aus Indiumarsenid ("Physical Review Letters", Bd. 84, S. 2223). Die Forscher bedampften zunächst eine Unterlage aus Galliumarsenid mit Indiumarsenid. Daraufhin bilden sich unzählige winzige Tropfen aus Indiumarsenid, so genannte Quantenpunkte. Werden diese mit einer nur ein Nanometer dicken Schicht aus Galliumarsenid überzogen, so nehmen sie die Gestalt von ringförmigen Kratern an. Mit dem Verfahren haben die Wissenschaftler einige hundert Millionen "Nanoringe" hergestellt. Wegen ihrer geringen Größe können die Halbleiterringe nur wenige zusätzliche Elektronen aufnehmen. Den Forschern ist es gelungen, auf die Ringe jeweils ein Elektron zu bringen und die Bewegungen dieser Elektronen bei außerordentlich tiefen Temperaturen mit elektrischen und spektroskopischen Methoden zu beobachten. Werden die Nanoringe einem hinreichend starken Magnetfeld ausgesetzt, so fließen in ihnen äußerst schwache aber anhaltende elektrische Ströme, die die Löcher in den Ringen umrunden. Dabei bewegen sich die auf die Ringe gebrachten Elektronen im Halbleitermaterial völlig verlustfrei. Ob sich solche Nanoringe in Zukunft als magnetische Datenspeicherelemente nutzen lassen, ist indes noch unklar. 
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