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Beskrivelse
Quantenpunkte sind kleine leitende Elektroneninseln in Halbleitern, die uber Tunnelprozesse Elektronen mit ihrer Umgebung austauschen konnen. Aufgrund ihrer diskreten Energiespektren werden sie als kunstliche Atome bezeichnet. In Analogie zu realen Molekulen lassen sich ionisch bis kovalent gebundene Doppelquantenpunkte realisieren, indem zwei dieser Elektronenschachteln in unmittelbarer Nahe zueinander definiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden Transportmessungen an koharenten Zustanden in lateral definierten Doppelquantenpunkten durchgefuhrt. Dazu werden Quantenpunkte in einem zweidimensionalen Elektronensystem einer AlGaAs/GaAs Heterostruktur bei tiefen Temperaturen definiert und uber Tunnelbarrieren parallel kontaktiert. Die Elektron-Elektron-Wechselwirkung fuhrt in Quantenpunkten zur Coulomb-Blockade bzw. zum Tunneln einzelner Elektronen (SET = single electron tunneling). Dieses sequenzielle Tunneln eroffnet die Moglichkeit, Grundzustande sowie angeregte Zustande der Quantenpunkte experimentell zu analysieren. In Erweiterung dazu wird in der Arbeit eine koharente Messmethodik vorgestellt, die molekulare Zustande der Doppelquantenpunkte durch korreliertes, gleichzeitiges Tunneln von zwei Elektronen spektroskopiert und koharent manipuliert. Einerseits wird dies durch eine parallele sowie schwache Ankopplungen beider Einzelquantenpunkte an die Zuleitungen, andererseits durch eine starke Kopplung zwischen den Quantenpunkten erreicht. Die Uberlagerung der elektronischen Wellenfunktionen in den Quantenpunkten und damit die Aufspaltung der molekularen Zustande wird durch eine abstimmbare Tunnelbarriere zwischen den Quantenpunkten vorgegeben. Im Gegensatz zum SET werden die koharenten Zustande des Doppelquantenpunkts nur virtuell besetzt, ohne dass dafur eine Coulomb-Ladeenergie aufgewendet werden muss. Dies ermoglicht es, eine Vielzahl von molekularen Zustanden gleichzeitig zu spektroskopieren. Ferner werden die orbitalen Zustande durch ein senkrechtes Magnetfeld in Uberlagerung gebracht. Weiterfuhrende Messungen an einem Aharonov-Bohm-Interferometer, in dessen Arme jeweils ein Quantenpunkt integriert ist, eroffnen die Moglichkeit die quantenmechanische Phase der Elektronen und damit die Koharenzlangen und -zeiten der elektronischen Systeme experimentell zu bestimmen.