Zweidimensionale verdünnte Fermisysteme auf kryogenen Oberflächen

• Applicant: Professor Dr. Paul Leiderer
• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: from 1997 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5464159

Gegenstand des Projekts sind Elektronen auf kryogenen Substraten (z.B. flüssiges Helium oder Wasserstoff), die dort je nach Dichte und Temperatur als klassisches Gas, Elektronenfestkörper (Wigner-Kristall) oder entartetes Fermigas vorliegen.Im Mittelpunkt stehen die Eigenschaften dieser verdünnten fermionischen Ensembles in den weitgehend unerforschten Gebieten des Phasendiagramms, wo Effekte der Quantenstatistik von Bedeutung sind. Auf dieser Grundlage sollen in der kommenden Förderperiode Elektronensysteme in eingeschränkter Geometrie studiert werden, wie z.B. eindimensionale "Quantendrähte" oder nulldimensionale "Quantenpunkte", die durch geeignete Substrate erzeugt werden sollen. Mögliche Untersuchungen an diesen Systemen umfassen auch Interferenzeffekte aufgrund der mit der de Broglie-Wellenlänge der Elektronen vergleichbaren Abmessungen der Substratstruktur, die sich im Elektronentransport auswirken sollten.Des weiteren sollen auch in der nächsten Förderperiode die Einzelheiten des Phasendiagramms von 2-dimensionalen Elektronenensembles untersucht werden. Das sog. Quantenschmelzen, der Phasenübergang vom Wigner-Kristall zum entarteten Fermigas, bleibt dabei von besonderem Interesse, da vor kurzem über experimentelle Hinweise auf einen derartigen Übergang auch an einem anderen System (2-dimensionales Elektronensystem in Halbleiter-Heterostrukturen) in der Literatur berichtet wurde. Es soll auch das Verhalten von Oberflächenelektronen in angeregten Zuständen im Temperaturbereich T kleiner 1 mK studiert werden. Über Lebensdauern und Wechselwirkung der Elektronen in diesen Zuständen ist bisher nichts bekannt, für potentielle Anwendungen im Bereich "Quanten-Computing" sind diese Informationen aber unabdingbar.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 282: Quantengase