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Kupidura, Dawid (2009): Spinwechselwirkung eines Doppelquantenpunkts mit dem Kernfeld. Anpassschaltung für einen rf-Quantenpunktkontakt. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Herstellung und der wissenschaftlichen Untersuchung von auf GaAs/AlGaAs lateral definierten Quantenpunktkontakten und gekoppelten Quantenpunkten. Die im Rahmen dieser Arbeit eigenständig hergestellten Proben werden bei tiefen Temperaturen (T < 100mK) mittels niederfrequenten Messungen im Bereich sehr niedriger Ströme (I < 1pA) sowie Mikrowellenmessungen (f > 300MHz) charakterisiert. Die experimentelle Entwicklung und Realisierung einer Anpassschaltung zum Auslesen der Reflexion eines kapazitiv an einen Doppelquantenpunkt (DQD) gekoppelten Quantenpunktkontakts (QPC) wird präsentiert. Die physikalischen sowie technischen Grenzen der eingesetzten Lösung werden aufgezeigt. Der wichtigste Teil dieser Arbeit umfasst Experimente an einem DQD mit einem integrierten Nanomagneten. Die vorgestellten Messungen zeigen, dass ein einfaches Model der sequentiellen Auffüllung des DQDs angesichts der Anwesenheit des lokalen Magnetfelds des Nanomagneten nicht anwendbar ist. Dank der sehr freundlichen Unterstützung vom Dr. Geza Giedke aus Max-Planck-Institut war es möglich, anhand vorhandener Literatur ein theoretisches Model dieses DQDs aufzustellen. Die systematischen Untersuchungen im Bereich der Pauli-Spinblockade zusammen mit der theoretischen Interpretation lassen das Verhalten des DQDs als dynamische Wechselwirkung zwischen elektronischem Spin im DQD und den Spins der Kerne des Probematerials identifizieren. Darüber hinaus erlaubt die theoretische Beschreibung eine Bestimmung der an der Kernpolarisation beteiligten Zustände. Eine gezielte Initialisierung des DQDs erlaubt dabei die Untersuchung der Kerndynamik für verschiedene Übergänge zwischen den Eigenzuständen der Spinblockade. Diese Übergänge und die demzufolge erzeugte Kernpolarisation können dabei mittels rf-Anregung beeinflusst werden. Die vorliegende Arbeit zeigt die Möglichkeiten in Bezug auf die Untersuchung und Nutzung der dynamischen Wechselwirkung zwischen Elektronen und den Kernspins des Probematerials.