{"title":"AC и DC проводимость в структуре n-GaAs/AlAs с широкой\nквантовой ямой в сильных магнитных полях / Дмитриев А.А., Дричко И.Л., Смирнов И.Ю., Быков А.А., Бакаров А.К.","authors":"","doi":"10.34077/semicond2019-220","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"В широкой квантовой яме кулоновское расталкивание электронов приводит к формированию\nдвухслойной электронной системы. Её энергетический спектр состоит из симметричной (S) и\nантисимметричной (AS) подзон, разделённых щелью SAS. В таких системах подробно изучены\nмежподзонные переходы, проявляющиеся в виде осцилляций проводимости в малых магнитных\nполях (до ~2 Тл) [1]. Данное исследование сосредоточено на влиянии двухподзонного спектра на\nпроводимость в сильных магнитных полях.\nВ работе изучается AC и DC проводимость в структуре с широкой (46 нм) квантовой ямой\nGaAs, c барьерами из сверхрешёток AlAs/GaAs. Измерения DC-проводимости проводились на\nхолловских мостиках в магнитных полях до 14 Тл при Т = (2.2–4.2) К. Для исследования ACпроводимости 21 i AC\nxx применялись две бесконтактные высокочастотные методики:\nакустическая, позволяющая определять 1 и 2 на частотах от 30 до 250 МГц, и микроволновая – с её\nпомощью можно расширить частотный диапазон до 1200 МГц. Измерения обеими методиками\nпроводились в магнитных полях до 8 Тл при Т = (1.7–4.2) К.\nИзмерения на постоянном токе: холловская проводимость xy демонстрирует плато\nцелочисленного квантового эффекта Холла, из которых были определены факторы заполнения\nуровней Ландау ( = 3, 4, 5, 6, 8) и суммарная концентрация носителей n = 8.3·1011 см-2. Диагональная\nпроводимость хх в зависимости от магнитного поля осциллирует, при этом наблюдается необычная\nкартина: возникают три серии осцилляций хх, различающихся амплитудой, тогда как обычно таких\nсерий две. Для объяснения этого факта была построена энергетическая диаграмма двухподзонной\nсхемы с использованием SAS = 1.5 мэВ, определенной нами из межподзонных переходов на этом же\nобразце. Оказалось, что в режиме активационной проводимости существует три типа энергий\nактивации, определяющихся переходами: (1) между уровнем Ландау (N – 1) AS-подзоны и уровнем\nЛандау N S-подзоны, это глубокие осцилляции с = 4N; (2) переходы между уровнями Ландау N Sподзоны и N AS-подзоны, это мелкие осцилляции с = 4N + 2; и, наконец, (3) переходы между\nрасщеплёнными по спину энергиями S и AS-подзон, это осцилляции с = 4N + 1 и = 4N + 3, где N –\nномер уровня Ландау. Энергии активации проводимости, соответствующие разным осцилляциям, их\nположение в магнитном поле и значение проводимости в их минимумах хорошо качественно\nобъясняются построенной энергетической диаграммой.\nВысокочастотные измерения: чтобы определить механизмы проводимости в структуре в\nсильных магнитных полях, мы исследовали AC-проводимость. В максимумах осцилляций\nпроводимость не зависит от частоты, что характерно для проводимости по делокализованным\nсостояниям. В минимумах осцилляций носители заряда локализованы, механизм АС-проводимости\nстановится прыжковым, характеризующимся частотной зависимостью. Её можно аппроксимировать\nстепенным законом, причем степень оказывается тем больше, чем сильнее локализация. Для этого\nмеханизма характерно и соотношение 2 > 1, наблюдаемое в эксперименте.","PeriodicalId":213356,"journal":{"name":"Тезисы докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «ПОЛУПРОВОДНИКИ-2019»","volume":"2020 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2019-08-20","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Тезисы докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «ПОЛУПРОВОДНИКИ-2019»","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.34077/semicond2019-220","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
摘要
在量子坑中,库伦电子的分裂导致了两层电子系统的形成。她的能量谱由对称(S)иантисимметричнSAS (AS)亚区、缝隙分隔。在这些系统中,详细研究了小磁场中导电性振荡器(2 ~ tl)中的跨区域跃迁。这项研究的重点是强磁场中双区域导电性谱的影响。在工作中,AC和DC电导率被研究为广泛(46纳米)量子yamogaas结构,以及来自AlAs/GaAs超晶格的屏障。DC -花桥нахолловск电导率测量磁场到14 tl中t = (220 - 4.2 k)研究acпроводим21 i ACxx两个非接触式应用高频:声学技术允许定义1和2 30至250 mhz,微波еёпомощ可以扩大到1200 mhz频率范围。这两个методикамипровод磁场测量到8 tl中t =(170 - 4.2)к.измерен直流电xy:холловск传导платоцелочислен展示量子霍尔效应,其中确定заполненияуровн因素landau(= 3,4,5,6,8)和累计载流子浓度n = 8.3×1011 cm - 2。диагональнаяпроводим初视振荡磁场,同时观察необычнаякартин:振荡产生三集二十,区分振幅,然后像往常一样такихсер两个。为了解释这些事实建成使用SAS= 1.5двухподзоннойсхемmev能量图,从межподзон定义我们改用жеобразц。原来活化传导模式中存在三种类型定义的энергийактивац关卡:(1)之间的过渡landau (N - 1) AS -亚区和уровнемландаN S -亚区,这种深刻和= 4N振荡;(2)关卡之间的过渡landau N sподзонN AS -亚区,这种小振荡= 4N + 2;最后,(3)过渡междурасщеплён背能量和AS - S亚区,这个振荡和= 4N + 1 = 4N + 3号,其中N - landau的水平。与不同示波器相对应的导电性激活能量,它们在磁场中的位置和最小导电性值,都很好地解释了所构建的能量图。高频测量:为了确定强磁场结构中的传导机制,我们研究了AC传导。在振荡器的最大值中,振荡器的导电性不取决于频率,这在业务状态下是典型的导电性。在最小振荡器振荡的情况下,电荷载体是局部的,ace导电机制成为具有频率依附特征的跳高机制。它可以通过幂定律近似,结果是,本地化越大。对于этогомеханизм独特和比率2 >1、实验中观察到。
AC и DC проводимость в структуре n-GaAs/AlAs с широкой
квантовой ямой в сильных магнитных полях / Дмитриев А.А., Дричко И.Л., Смирнов И.Ю., Быков А.А., Бакаров А.К.
В широкой квантовой яме кулоновское расталкивание электронов приводит к формированию
двухслойной электронной системы. Её энергетический спектр состоит из симметричной (S) и
антисимметричной (AS) подзон, разделённых щелью SAS. В таких системах подробно изучены
межподзонные переходы, проявляющиеся в виде осцилляций проводимости в малых магнитных
полях (до ~2 Тл) [1]. Данное исследование сосредоточено на влиянии двухподзонного спектра на
проводимость в сильных магнитных полях.
В работе изучается AC и DC проводимость в структуре с широкой (46 нм) квантовой ямой
GaAs, c барьерами из сверхрешёток AlAs/GaAs. Измерения DC-проводимости проводились на
холловских мостиках в магнитных полях до 14 Тл при Т = (2.2–4.2) К. Для исследования ACпроводимости 21 i AC
xx применялись две бесконтактные высокочастотные методики:
акустическая, позволяющая определять 1 и 2 на частотах от 30 до 250 МГц, и микроволновая – с её
помощью можно расширить частотный диапазон до 1200 МГц. Измерения обеими методиками
проводились в магнитных полях до 8 Тл при Т = (1.7–4.2) К.
Измерения на постоянном токе: холловская проводимость xy демонстрирует плато
целочисленного квантового эффекта Холла, из которых были определены факторы заполнения
уровней Ландау ( = 3, 4, 5, 6, 8) и суммарная концентрация носителей n = 8.3·1011 см-2. Диагональная
проводимость хх в зависимости от магнитного поля осциллирует, при этом наблюдается необычная
картина: возникают три серии осцилляций хх, различающихся амплитудой, тогда как обычно таких
серий две. Для объяснения этого факта была построена энергетическая диаграмма двухподзонной
схемы с использованием SAS = 1.5 мэВ, определенной нами из межподзонных переходов на этом же
образце. Оказалось, что в режиме активационной проводимости существует три типа энергий
активации, определяющихся переходами: (1) между уровнем Ландау (N – 1) AS-подзоны и уровнем
Ландау N S-подзоны, это глубокие осцилляции с = 4N; (2) переходы между уровнями Ландау N Sподзоны и N AS-подзоны, это мелкие осцилляции с = 4N + 2; и, наконец, (3) переходы между
расщеплёнными по спину энергиями S и AS-подзон, это осцилляции с = 4N + 1 и = 4N + 3, где N –
номер уровня Ландау. Энергии активации проводимости, соответствующие разным осцилляциям, их
положение в магнитном поле и значение проводимости в их минимумах хорошо качественно
объясняются построенной энергетической диаграммой.
Высокочастотные измерения: чтобы определить механизмы проводимости в структуре в
сильных магнитных полях, мы исследовали AC-проводимость. В максимумах осцилляций
проводимость не зависит от частоты, что характерно для проводимости по делокализованным
состояниям. В минимумах осцилляций носители заряда локализованы, механизм АС-проводимости
становится прыжковым, характеризующимся частотной зависимостью. Её можно аппроксимировать
степенным законом, причем степень оказывается тем больше, чем сильнее локализация. Для этого
механизма характерно и соотношение 2 > 1, наблюдаемое в эксперименте.