Forscher der Universität von Cambridge in Großbritannien haben ein elegantes Fließband zur Bewegung von Elektronen über eine Halbleiteroberfläche entwickelt. Die Bewegung der Elektronen wird dabei zunächst mittels eines elektrischen Potentials auf eine Dimension eingeschränkt. Einzelne Elektronen können dann mittels einer durch Mikrowellen induzierten akustischen Oberflächenwelle entlang dieses Kanals transportiert werden. Auf diese Weise könnten sowohl Experimente in der Grundlagenforschung vereinfacht werden als auch die Herstellung von winzig kleinen elektronischen Bauteilen.
Um die akustischen Oberflächenwellen zu erzeugen, benutzten Michael Astley und seine Kollegen des Cavendish Laboratoriums in Cambridge einen piezoelektrischen Halbleiter aus Galliumarsenid. Wenn an diesen mittels zweier Elektroden eine elektrische Spannung angelegt wird, so verzerrt sich dessen Oberfläche aufgrund des piezoelektrischen Effekts.
Um eine Oberflächenwelle zu erzeugen, muss die Spannung nur periodisch mittels Mikrowellenstrahlung umgepolt werden. Die Forscher brachten nun nicht nur ein einzelnes Elektrodenpaar, sondern eine relativ komplizierte Anordnung mehrerer Elektroden auf der Oberfläche des Halbleiters auf. Dadurch wurde die Bewegung der Elektronen auf eine Dimension eingeschränkt. Einzelne Elektronen konnten dann in Paketen aus Oberflächenwellen quasi eingefangen und entlang des Kanals bewegt werden (siehe Bild).
Die mit Elektronen gefüllten Wellenpakete sind gewissermaßen bewegliche Quantenpunkte, so die Forscher. Gewöhnliche Quantenpunkte bestehen aus winzig kleinen Halbleiterkristallen, in denen die Bewegung der Elektronen in alle Richtungen eingeschränkt ist. Sie stellen die Grundlage moderner Laser sowie zahlreicher anderer in der Telekommunikation benutzter Geräte dar.
Physical Review Letters (zukünftige Ausgabe) Stefan Maier
