As shown in paragraph 24. a slight voltage drop across the superlattice results in decreasing transmission because of the disturbed periodicity. The effect of a Fermi level before the first barrier that depends on the applied banery voltage appears dominant. however.
The trouble with getting enough experimental data calls for special care in drawing conclusions.
The optica) experiment confirms that the structure of the grown superlattice is according to the high demands. The measurements show a voltage dependance. which can on) y be explained by assuming minibands and the inftuence of the applied voltage on them as discussed in paragraph 3.3.
The model used to calculate the current is still in discussion. A capacitor model ( the superlattice is thought sandwiched between two charged sheets). which proved useful in a similar problem invalving a double barrier8• appears not to be adequate for the measured structure. Only trends in experimental curves have been reproduced and explained. Some parameters could be estimated roughly.
To gather further information about the exact behaviour of the superlattice under a battery vol-tage. it would be useful to grow a second superlattice. lt would be wise to grow fewer periods (ten in stead of a hundred). as the electron mean free path is only five to ten periods. In the case of a hundred periods. this experiment. various regions with minibandlike conduction can occur.
and this can lead to much more complex behaviour than is taken into account in paragraph 3.3.
An additional advantage is that with a smaller superlattice the capacitor model is more useful.
It would also be interesting to grow the second superlattice mentioned in paragraph 2.4. As many things. for example the energy difference between the onset of the miniband and the Fermi leveL. would be different. measuring this structure could give key information.
References
1 L. Esaki and L.L. Cbang. Pbysical Review Letters. 1974. 33,495.
2 R.A. Smith. Wave roeebanies of crystalline solids. Chapman and Hall Ltd., 1967.
3 C. Kittel. Introduetion to solid state physics. John Wiley & Sons, 1971.
4 G. Bastard. Wave roeebanies applied to semiconductor heterostructures. Les Ulis.
Editions de Physique. 1988.
5 R. Tsu and L. Esaki. Applied Physics Letters. 1973. 22. 562.
6 R. Lang and K. l'\ishi. Applied Physics Letters. 1984. 45. 98.
7 W.B. Joyce. Applied Physics Letters. 1978. 32.680.
8 H.P. Joosten. H.J.M.F. l\oteborn and D. Lenstra. Internal report. 1989. Eindhoven l.Jniversity of Technology.
9 K.K. Choi et al.: Physical Review B. 198 7. 35. 4172.
10 E.E. Mendezet al.: Pbysical Review Letters. 1988. 60. 2426.
Samenvatting
Esakien Tsu voorspelden1 dat atomair dunne lagen van verschillend materiaal (een superrooster) interessante elektrische transporteigenschappen vertonen. Dit is het geval als de dikte van de lagen kleiner is dan de gemiddelde vrije weglengte van de elektronen. Alleen dan spreidt de elektrongolffunctie zich uit over meerdere periodes. zodat de elektronen de kunstmatige periodi-citeit ook daadwerkelijk voelen.
Deze periodiciteit. gesuperponeerd op de natuurlijke periodiciteit van het kristalrooster. verandert de bandstructuur van het materiaal: de oorspronkelijke geleidingsband splitst op in zogenaamde minibanden. In dit verslag is de oorsprong en de invloed van deze minibanden op het elektrisch gedrag van het preparaat bekeken.
Een GaAs/AlAs-superrooster is gegroeid in de groep Halfgeleiderfysica met behulp van de moleculaire bundelepitaxie-methode. Deze techniek kan zeer dunne lagen met atomaire precisie groeien. DeAlAs-lagen hebben een dikte van 17.0 À. hetgeen neerkomt op slechts 6 atoomlagen.
Hiertussen zitten GaAs -lagen van 45.3 À (16 atoomlagen). De hoge groeiprecisie is noodzakelijk.
want afwijkingen hiervan verstoren de kunstmatige periodiciteit en maken het miniband-structuurconcept ongeldig: tunnelen is dan het relevante transportmechanisme in plaats van Blochse geleiding.
De periodiciteit van het superrooster kan extern verstoord worden door een spanning over het preparaat te zetten. De weerstand is dan een functie van deze aangelegde spanning. Spannings-afhankelijke weerstand is inderdaad gemeten bij het gegroeide preparaat: verder is een model uit-gewerkt dat de I-\' -curves geeft van een superroosterstructuur.
Bedankt!
Allereerst uiteraard mijn begeleider. Paul Koenraad: zijn enthousiasme en zijn deskundigheid (probeer een onderwerp over halfgeleiders te vinden waar hij niks van af weet!) zijn de wens van iedere afstudeerder. Als je tijdens de hoogtijdagen van je eigen promotie ook nog 4 afstudeerders begeleidt. moet je van academisch en lichamelijk beton zijn.
Meer dan een eervolle vermelding verdient ook Peter Nouwens. Wanneer preparaat x toch net weer niet goed was. zorgde hij snel. bekwaam en vooral zonder boze blik voor het volgende. Wil-lem v.d. Vleuten en Maarten Leys ben ik zeer dankbaar dat ik een van de vele fysici mocht zijn die zij aan de gang weten te houden met M.B.E.-materiaal.
Ook de andere promovendi bij H.F. verdienen lof: ondanks druk werk en slecht loon toch altijd aanspreekbaar zijn vind ik best knap.
Ger Janssen offerde na zijn stage geheel belangeloos twee kostbare vrije (studie)dagen op om optische metingen voor mij te doen. Mijn dank hiervoor is groot.
Tijdens dit project was er samenwerking met de vakgroep Theoretische Natuurkunde. Daan Lenstra bewees meerdere malen dat hij in ieder project van grote waarde is. Voor nuttige discus-sies. tips en diepere inzichten kon ik ook altijd terecht bij de heren ingenieurs Henny Joosten en Harry Noteborn en bij mede-afstudeerder en opvolger in dit project Jan Brabers.
Ook moet er toch eindelijk een bedankje af voor jaargenootje R.F. van Unen (de Big). Zijn gren-zeloze computer competence hebben van menig verslag een parel gemaakt. Ik stelde hem enigszins teleur door dit verslag in loser-Troff te tekstversterken en niet in TeX. maar desondanks bleven mij zijn tips nooit bespaard. Ook nog bedankt voor de Biggeputjes (figuur 1.1 )!
Medeafstudeerders: het zou een saai jaar zijn geweest zonder Bammet je de Rooy. Karate Kid.
Jerom Pannekoek. J .A.P.C. Kleinen. Kryo-Ton. Reintje de sluwe vos. Kesseltje. Dickie. meneer van Helmond. het Frijns en de figuren die ik nog vergeten heb te noemen.