We characterize the linear and nonlinear electron transport in quantum point contacts (QPCs) realized by a hybrid combination of etching and gating. We demonstrate that the strong electron confinement generated through this hybrid QPC process results in quantized subbands with a large energy separation, leading to the observation of robust one-dimensional quantum-transport effects. Measurements of the nonlinear differential conductance reveal an unexpected bunching of curves at 0.200.25×2e2/h, rather than at the expected value of 0.5×2e2/h. Application of a simple analytical model indicates that this bunching is associated with the highly asymmetric manner in which the source-drain voltage is dropped across the QPC near pinch-off and under nonequilibrium conditions.

1.
K. J.
Thomas
,
J. T.
Nicholls
,
M. Y.
Simmons
,
M.
Pepper
,
D. R.
Mace
, and
D. A.
Ritchie
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
135
(
1996
).
2.
K. J.
Thomas
,
J. T.
Nicholls
,
N. J.
Appleyard
,
M. Y.
Simmons
,
M.
Pepper
,
D. R.
Mace
,
W. R.
Tribe
, and
D. A.
Ritchie
,
Phys. Rev. B
58
,
4846
(
1998
).
3.
K. J.
Thomas
,
J. T.
Nicholls
,
M.
Pepper
,
W. R.
Tribe
,
M. Y.
Simmons
, and
D. A.
Ritchie
,
Phys. Rev. B
61
,
R13365
(
2000
).
4.
B. J.
van Wees
,
H.
van Houten
,
C. W. J.
Beenakker
,
J. G.
Williamson
,
L. P.
Kouwenhoven
, and
D.
van der Marel
,
Phys. Rev. Lett.
60
,
848
(
1988
).
5.
D. A.
Wharam
,
T. J.
Thornton
,
R.
Newbury
,
M.
Pepper
,
H.
Ahmed
,
J. E. F.
Frost
,
D. G.
Hasko
,
D. C.
Peacock
,
D. A.
Ritchie
, and
G. A. C.
Jones
,
J. Phys. C
21
,
L209
(
1988
).
6.
L. I.
Glazman
and
A. V.
Khaetskii
,
Europhys. Lett.
9
,
263
(
1989
).
7.
N. K.
Patel
,
L.
Martín-Moreno
,
M.
Pepper
,
R.
Newbury
,
J. E. F.
Frost
,
D. A.
Ritchie
,
G. A. C.
Jones
,
J. T. M. B.
Janssen
,
J.
Singleton
, and
J. A. A. J.
Perenboom
,
J. Phys.: Condens. Matter
2
,
7247
(
1990
).
8.
T. J.
Thornton
,
M.
Pepper
,
H.
Ahmed
,
D.
Andrews
, and
G. J.
Davies
,
Phys. Rev. Lett.
56
,
1198
(
1986
).
9.
A.
Kristensen
,
H.
Bruus
,
A. E.
Hansen
,
J. B.
Jensen
,
P. E.
Lindelof
,
C. J.
Marckmann
,
J.
Nygard
,
C. B.
Sorensen
,
F.
Beuscher
,
A.
Forchel
, and
M.
Michel
,
Phys. Rev. B
62
,
10950
(
2000
).
10.
G.
Scappucci
,
L.
Di Gaspare
,
E.
Giovine
,
A.
Notargiacomo
,
R.
Leoni
, and
F.
Evangelisti
,
Phys. Rev. B
74
,
035321
(
2006
).
11.
L.
Worschech
,
D.
Hartmann
,
S.
Reitzenstein
, and
A.
Forchel
,
J. Phys.: Condens. Matter
17
,
R775
(
2005
).
12.
H. T.
Chou
,
S.
Lüscher
,
D.
Goldhaber-Gordona
,
M. J.
Manfra
,
A. M.
Sergeant
,
K. W.
West
, and
R. J.
Molnar
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
073108
(
2005
).
13.
A. C.
Graham
,
K. J.
Thomas
,
M.
Pepper
,
N. R.
Cooper
,
M. Y.
Simmons
, and
D. A.
Ritchie
,
Phys. Rev. Lett.
91
,
136404
(
2003
).
14.
R.
de Picciotto
,
L. N.
Pfeiffer
,
K. W.
Baldwin
, and
K. W.
West
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
036805
(
2004
).
15.
S. M.
Cronenwett
,
H. J.
Lynch
,
D.
Goldhaber-Gordon
,
L. P.
Kouwenhoven
,
C. M.
Marcus
,
K.
Hirose
,
N. S.
Wingreen
, and
V.
Umansky
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
226805
(
2002
).
16.
A.
Shailos
,
A.
Ashok
,
J. P.
Bird
,
R.
Akis
,
D. K.
Ferry
,
S. M.
Goodnick
,
M. P.
Lilly
,
J. L.
Reno
, and
J. A.
Simmons
,
J. Phys.: Condens. Matter
18
,
1715
(
2006
).
17.
A.
Shailos
,
J. P.
Bird
,
M. P.
Lilly
,
J. L.
Reno
, and
J. A.
Simmons
,
J. Phys.: Condens. Matter
18
,
3277
(
2006
).
18.
N. K.
Patel
,
J. T.
Nicholls
,
L.
Martín-Moreno
,
M.
Pepper
,
J. E. F.
Frost
,
D. A.
Ritchie
, and
G. A. C.
Jones
,
Phys. Rev. B
44
,
13549
(
1991
).
19.
J. E. F.
Frost
and
K. -F.
Berggren
,
Phys. Rev. B
49
,
11500
(
1994
).
20.
T.
Heinzel
,
D. A.
Wharam
,
F. M.
de Aguiar
,
J. P.
Kotthaus
,
G.
Böhm
,
W.
Klein
,
G.
Tränkle
, and
G.
Weimann
,
Semicond. Sci. Technol.
9
,
1220
(
1994
).
21.
C.
Prasad
,
D. K.
Ferry
, and
H. H.
Wieder
,
J. Vac. Sci. Technol. B
22
,
2059
(
2004
).
22.
C.
Prasad
,
D. K.
Ferry
, and
H. H.
Wieder
,
Semicond. Sci. Technol.
19
,
S60
(
2004
).
23.
T.
Sugaya
,
J. P.
Bird
,
D. K.
Ferry
,
A.
Sergeev
,
V.
Mitin
,
K. -Y.
Jang
,
M.
Ogura
, and
Y.
Sugiyama
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
727
(
2002
).
24.
T.
Sugaya
,
J. P.
Bird
,
D. K.
Ferry
,
T.
Shimizu
,
K. -Y.
Jang
,
M.
Ogura
,
Y.
Sugiyama
, and
K.
Yonei
,
Physica B (Amsterdam)
314
,
99
(
2002
).
25.
S. M.
Goodnick
,
J. C.
Wu
,
M. N.
Wybourne
, and
D. D.
Smith
,
Phys. Rev. B
48
,
9150
(
1993
).
26.
C.
Prasad
,
D. K.
Ferry
,
A.
Shailos
,
M.
Elhassan
,
J. P.
Bird
,
L. H.
Lin
,
N.
Aoki
,
Y.
Ochiai
,
K.
Ishibashi
, and
Y.
Aoyagi
,
Physica B (Amsterdam)
314
,
486
(
2002
).
27.
C.
Prasad
,
D. K.
Ferry
,
D.
Vasileska
, and
H. H.
Wieder
,
J. Vac. Sci. Technol. B
21
,
1936
(
2003
).
28.
C.
Prasad
,
D. K.
Ferry
,
D.
Vasileska
, and
H. H.
Wieder
,
Physica E (Amsterdam)
19
,
215
(
2003
).
You do not currently have access to this content.