Large scale fabrication using Complementary Metal Oxide Semiconductor compatible technology of semiconductor nanostructures that operate on the principles of quantum transport is an exciting possibility now due to the recent development of ultra-high mobility hole gases in epitaxial germanium grown on standard silicon substrates. We present here a ballistic transport study of patterned surface gates on strained Ge quantum wells with SiGe barriers, which confirms the quantum characteristics of the Ge heavy hole valence band structure in 1-dimension. Quantised conductance at multiples of 2e2/h is a universal feature of hole transport in Ge up to 10 × (2e2/h). The behaviour of ballistic plateaus with finite source-drain bias and applied magnetic field is elucidated. In addition, a reordering of the ground state is observed.

2.
D. A.
Wharam
,
T. J.
Thornton
,
R.
Newbury
,
M.
Pepper
,
H.
Ahmed
,
J. E.
Frost
,
D. G.
Hasko
,
D. C.
Peacock
,
D. A.
Ritchie
, and
G. A. C.
Jones
,
J. Phys. C
21
,
L209
(
1988
).
3.
B. J.
van Wees
,
H.
van Houten
,
C. W. J.
Beenaker
,
J. G.
Williamson
,
L. P.
Kouwenhoven
,
D.
van der Marel
, and
C. T.
Foxon
,
Phys. Rev. Lett.
60
,
848
(
1988
).
4.
M.
Myronov
,
C.
Morrison
,
J.
Halpin
,
S.
Rhead
,
C.
Casteleiro
,
J.
Foronda
,
V. A.
Shah
, and
D.
Leadley
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
53
,
04EH02
(
2014
).
5.
M.
Myronov
,
C.
Morrison
,
J.
Halpin
,
S.
Rhead
,
J.
Foronda
, and
D.
Leadley
,
Solid State Electron.
110
,
35
(
2015
).
6.
F.
Schäffler
,
Semicond. Sci. Technol.
12
,
1515
(
1997
).
7.
See http://www.itrs2.net/ for “
International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS)
,”
2016
.
8.
J.
Xiang
,
A.
Vidan
,
M.
Tinkham
,
R. M.
Westervelt
, and
C. M.
Lieber
,
Nat. Nanotechnol.
1
,
208
(
2006
).
9.
F.
Maier
,
J.
Klinovaja
, and
D.
Loss
,
Phys. Rev. B
90
,
195421
(
2014
).
10.
U.
Wieser
,
U.
Kunze
,
K.
Ismail
, and
J. O.
Chu
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
1726
(
2002
).
11.
J. F.
von Pock
,
D.
Salloch
,
G.
Qiao
,
U.
Wieser
,
T.
Hackbarth
, and
U.
Kunze
,
J. Appl. Phys.
119
,
134306
(
2016
).
12.
G.
Frucci
,
L.
Di Gaspare
,
F.
Evangelisti
,
E.
Giovine
,
A.
Notargiacomo
,
V.
Piazza
, and
F.
Beltram
,
Phys. Rev. B
81
,
195311
(
2010
).
13.
S.
Goswami
,
K. A.
Slinker
,
M.
Friesen
,
L. M.
McGuire
,
J. L.
Truitt
,
C.
Tahan
,
L. J.
Klein
,
J. O.
Chu
,
P. M.
Mooney
,
D. W.
van der Weide
 et al.,
Nat. Phys.
3
,
41
(
2007
).
14.
W.
Lu
,
J.
Xiang
,
B. P.
Timko
,
Y.
Wu
, and
C. M.
Lieber
,
Proc. Natl. Acad. Sci.
102
,
10046
(
2005
).
15.
M.
Rosenau da Costa
,
I. A.
Shelykh
, and
N. T.
Bagraev
,
Phys. Rev. B
76
,
201302(R)
(
2007
).
16.
I. B.
Berkutov
,
V. V.
Andrievskii
,
Yu. F.
Komnik
,
O. A.
Mironov
,
M.
Mironov
, and
D. R.
Leadley
,
Low Temp. Phys.
35
,
141
(
2009
).
17.
M.
Failla
,
M.
Myronov
,
C.
Morrison
,
D. R.
Leadley
, and
J.
Lloyd-Hughes
,
Phys. Rev. B
92
,
045303
(
2015
).
18.
S. N.
Holmes
,
P. J.
Newton
,
J.
Llandro
,
R.
Mansell
,
C. H. W.
Barnes
,
C.
Morrison
, and
M.
Myronov
,
J. Appl. Phys.
120
,
085702
(
2016
).
19.
R.
Moriya
,
K.
Sawano
,
Y.
Hoshi
,
S.
Masubuchi
,
Y.
Shiraki
,
A.
Wild
,
C.
Neumann
,
G.
Abstreiter
,
D.
Bougeard
,
T.
Koga
 et al.,
Phys. Rev. Lett.
113
,
086601
(
2014
).
20.
C.
Morrison
,
P.
Wisniewski
,
S. D.
Rhead
,
J.
Foronda
,
D. R.
Leadley
, and
M.
Myronov
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
182401
(
2014
).
21.
J.
Foronda
,
C.
Morrison
,
J. E.
Halpin
,
S. D.
Rhead
, and
M.
Myronov
,
J. Phys.: Condens. Matter
27
,
022201
(
2015
).
22.
K. J.
Thomas
,
J. T.
Nichols
,
M. Y.
Simmons
,
M.
Pepper
,
D. R.
Mace
, and
D. A.
Ritchie
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
135
(
1996
).
23.
L. W.
Smith
,
H.
Al-Taie
,
F.
Sfigakis
,
P.
See
,
A. A. J.
Lesage
,
B.
Xu
,
J. P.
Griffiths
,
H. E.
Beere
,
G. A. C.
Jones
,
D. A.
Ritchie
 et al.,
Phys. Rev. B
90
,
045426
(
2014
).
24.
R.
Winkler
,
D.
Culcer
,
S. J.
Papadakis
,
B.
Habib
, and
M.
Shayegan
,
Semicond. Sci. Technol.
23
,
114017
(
2008
).
25.
P. J.
Simmonds
,
F.
Sfigakis
,
H. E.
Beere
,
D. A.
Ritchie
,
M.
Pepper
,
D.
Anderson
, and
G. A. C.
Jones
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
152108
(
2008
).
26.
P.
Debray
,
S. M. S.
Rahman
,
J.
Wan
,
R. S.
Newrock
,
M.
Cahay
,
A. T.
Ngo
,
S. E.
Ulloa
,
S. T.
Herbert
,
M.
Muhammad
, and
M.
Johnson
,
Nat. Nanotechnol.
4
,
759
764
(
2009
).
27.
J.
Wan
,
M.
Cahay
,
P.
Debray
, and
R.
Newrock
,
Phys. Rev. B
80
,
155440
(
2009
).
28.
N.
Bhandari
,
M.
Dutta
,
J.
Charles
,
R. S.
Newrock
,
M.
Cahay
, and
S. T.
Herbert
,
Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol.
4
,
013002
(
2013
).
29.
S.
Kumar
,
K. J.
Thomas
,
L. W.
Smith
,
M.
Pepper
,
G. L.
Creeth
,
I.
Farrer
,
D.
Ritchie
,
G.
Jones
, and
J.
Griffiths
,
Phys. Rev. B
90
,
201304(R)
(
2014
).
30.
T.-M.
Chen
,
A. C.
Graham
,
M.
Pepper
,
I.
Farrer
, and
D. A.
Ritchie
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
032102
(
2008
).
You do not currently have access to this content.