Mit abnehmender Temperatur nähert sich die FERMI-Funktion immer mehr einer Stufenfunktion (HEAVYSIDE-Funktion) an. Die thermische Aktivierung der Elektronen vom Valenzband oder von Donatorenniveaus in das Leitungsband wird dadurch erschwert. Man spricht von einem 'Ausfrieren' der Ladungsträger. Ähnliches gilt für die Energieniveaus des Q2DEG, die bei Raumtemperatur (RT) noch kontinuierlich gefüllt werden. Bei tiefen Temperaturen werden die Energieniveaus des Q2DEG schließlich nicht mehr kontinuierlich, sondern vielmehr sukzessive aufgefüllt. Dieses Verhalten kann bei Messungen bei tiefen Temperaturen in verschiedenen Größen beobachtet werden. So z.B. in den SHUBNIKOV-DE HAAS-Oszillationen der elektrischen Leitfähigkeit [70] oder im Quanten-HALL-Effekt des HALLwiderstandes [70, 77]. Diese Effekte treten allerdings nur im Bereich der He2-Temperatur (4.2 K) und bei hohen Magnetfeldern auf. Bei Temperaturen des flüssigen Stickstoff (77 K) und darüber sind diese Effekte kaum noch zu beobachten. Allerdings können bei der Messung anderer Größen auch in diesem Temperaturbereich die Veränderungen von FERMI-Funktion und Zustandsdichte noch beobachtet werden - wenn auch nicht so deutlich, wie bei den beschriebenen Quantenoszillationen.
Das 'Ausfrieren' der Elektronen macht sich in der Gatekapazität insofern bemerkbar, als die Steigungen der einzelnen Beiträge zur C-V Charakteristik mit abnehmender Temperatur größer werden - die Gesamtkapazität bekommt einen mehr stufenförmigen Charakter. Dieses Verhalten ist auch in den SPS-Simulationen zu beobachten (Abb. 5.9). Allerdings unterscheiden sich Messung und Simulation im Detail. Während sich die gemessenen Kennlinien alle in einem Punkt zu berühren scheinen, findet man in den Simulationen zwei Kreuzungspunkte. Eine Ursache könnte die in der Simulation als temperaturunabhängig angenommene SCHOTTKY-Barriere sein [104]. Bei Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit würde sich eine zusätzliche Verschiebung der Kennlinien mit der Temperatur ergeben. Allerdings kann dieser sehr kleine Effekt den beobachteten Unterschied zwischen Simulation und Messung nicht vollständig erklären. Der Vergleich mit [92], Fig. 3 deutet außerdem daraufhin, daß die Simulation korrekt, die Messung dagegen fehlerbehaftet ist.
Abbildung 5.9: Gemessene (oben) und simulierte (unten) Gatekapazität. Parameter ist die Temperatur.