Magnetisierungsphänomene im zweidimensionalen Elektronensystem im Bereich des integralen und fraktionalen Quanten Hall Effekts

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Es soll die Magnetisierung von zweidimensionalen Elektronensystemen (2DES), wie sie in modulationsdotierten AlGaAs/GaAsHalbleiterheterostrukturen realisiert werden, mit Hilfe von SQUID-Suszeptometrie sowie Cantilever-Magnetometrie in hohen Magnetfeldern und bei tiefen Temperaturen untersucht werden. Im besonderen wollen wir die 2DES Magnetisierungsphänomene im Bereich des Integralen (IQHE) und Fraktionalen (FQHE) Quanten Hall Effekts studieren. Dabei interessieren uns sowohl der thermodynamische Gleichgewichtszustand, der sich im de Haas-van Alphen-Effekt (Landau-Diamagnetismus) widerspiegelt, als auch das magnetische Moment, das durch induzierte Wirbelströme hervorgerufen wird. Gerade im letztgenannten Fall haben wir eine Experimentiermöglichkeit erarbeitet, mit deren Hilfe wir kontaktlose Magnetotransport-Messungen durchführen und damit den Stromtransport in den Randkanälen ohne dissipationsbehaftete Elektrodenkonfigurationen nachweisen können. Im Vordergrund der Untersuchungen sollen zwei Phänomene stehen, die in diesem Forschungsfeld von aktuellem Interesse sind: welche Renormalisierungseffekte treten im de Haas-van Alphen-Experiment aufgrund von Vielteilchen-Wechselwirkungen und -Korrelationseffekten auf, und wie verändern sie die Grundzustandsenergie des Elektronensystems? Wie begrenzen Streuphänomene im IQHE und FQHE die Stromtragfähigkeit im Randkanalbild, welche Rolle spielen 'bulk'-Ströme im QHE und in der Magnetisierung? Die Magnetisierungsexperimente sollen über einen Temperaturbereich von etwa 0.02 K bis 10 K im äußeren Magnetfeld bis 16 T durchgeführt werden.