Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs

В разъединенном гетеропереходе II типа P(N)-GaInAsSb/p-InAs с резкой планарной границей раздела (переходной слой порядка 1,2 нм) формирование самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок контролируется перекрытием энергетических зон на гетерогранице при изменении типа и уровня легирования к...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2007
Main Authors:	Березовец, В.А., Моисеев, К.Д., Нижанковский, В.И., Михайлова, М.П., Парфеньев, Р.В., Яковлев, Ю.П.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2007
Series:	Физика низких температур
Subjects:	Электронные свойства низкоразмерных систем
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127531
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs / В.А. Березовец, К.Д. Моисеев, В.И. Нижанковский, М.П. Михайлова, Р.В. Парфеньев, Ю.П. Яковлев // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2-3. — С. 194-206. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127531
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1275312017-12-24T03:03:09Z Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs Березовец, В.А. Моисеев, К.Д. Нижанковский, В.И. Михайлова, М.П. Парфеньев, Р.В. Яковлев, Ю.П. Электронные свойства низкоразмерных систем В разъединенном гетеропереходе II типа P(N)-GaInAsSb/p-InAs с резкой планарной границей раздела (переходной слой порядка 1,2 нм) формирование самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок контролируется перекрытием энергетических зон на гетерогранице при изменении типа и уровня легирования контактирующих полупроводников. При исследовании вертикального магнитотранспорта через разъединенную гетерограницу II типа GaInAsSb/p-InAs показано, что увеличение локализации двумерных электронов в электронном канале на границе раздела приводит к образованию «мягкой» кулоновской щели в туннельной плотности состояний. В магнитных полях до 15 Тл при гелиевых температурах обнаружен переход от состояния с «мягкой» кулоновской щелью в диэлектрическое состояние (жесткая энергетическая щель при величине проводимости σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) при условии расположения уровня Ферми для двумерных электронов в интервале между наинизшими уровнями Ландау для плато 2 на зависимости xy. При увеличении внешнего смещения на гетеропереходе пороговый выход из диэлектрического состояния связан с одноэлектронным туннелированием между отдельными замкнутыми областями из делокализованных электронных состояний уровня Ландау, ближайшего к уровню Ферми. У роз’єднаному гетеропереході II типу P(N)-GaInAsSb/p-InAs з різкою планарною границею розподілу (перехідний шар порядку 1,2 нм) формування самоузгоджених квантових ям для електронів і дірок контролюється перекриттям енергетичних зон на гетерограниці при зміні типу й рівня легування контактуючих напівпровідників. При дослідженні вертикального магнітотранспорту через роз’єднану гетерограницю II типу GaInAsSb/p-InAs показано, що збільшення локалізації двовимірних електронів в електронному каналі на границі розподілу призводить до утворення «м’якої» кулонівської щілини в тунельній щільності станів. У магнітних полях до 15 Тл при гелієвих температурах виявлено перехід від стану з «м’якою» кулонівською щілиною в діелектричний стан (тверда енергетична щілина при величині провідності σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) за умови розташування рівня Фермі для двовимірних електронів в інтервалі між найнижчими рівнями Ландау для плато 2 на залежності xy. При збільшенні зовнішнього зсуву на гетеропереході граничний вихід з діелектричного стану пов’язано з одноелектронним тунелюванням між окремими замкнутими областями з делокалізованих електронних станів рівня Ландау, найближчого до рівня Фермі. In a type II broken-gap heterojunction P(N)-GaInAsSb/p-InAs with a sharp planar heteroboundary (a transition layer is about 1.2 nm) the formation of self-consistent quantum wells for electrons and holes is controlled by energy bands overlapping at the heterointerface with varying type and level of the doping of the contacting semiconductors. The study into vertical magnetotransport across the type II broken-gap heterointerface demonstrates that an enhance of 2D-electron localization in the electron channel at the heteroboundary gives rise to a «soft» Coulomb gap in the tunnel density of states. A transition from the state with a «soft» Coulomb gap to the insulator state (a hard energy gap at conductivity σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) was observed when the density of states at the Fermi level was negligible as compared with the energy gap between the nearest Landau levels at magnetic field. The threshold yield of the insulator state is due to the delocalisation of electron states at the Landau level nearest to the Fermi level. 2007 Article Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs / В.А. Березовец, К.Д. Моисеев, В.И. Нижанковский, М.П. Михайлова, Р.В. Парфеньев, Ю.П. Яковлев // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2-3. — С. 194-206. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 73.43.–f, 73.20.–r, 73.20.At, 73.20.Jc http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127531 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Электронные свойства низкоразмерных систем Электронные свойства низкоразмерных систем
spellingShingle	Электронные свойства низкоразмерных систем Электронные свойства низкоразмерных систем Березовец, В.А. Моисеев, К.Д. Нижанковский, В.И. Михайлова, М.П. Парфеньев, Р.В. Яковлев, Ю.П. Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs Физика низких температур
description	В разъединенном гетеропереходе II типа P(N)-GaInAsSb/p-InAs с резкой планарной границей раздела (переходной слой порядка 1,2 нм) формирование самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок контролируется перекрытием энергетических зон на гетерогранице при изменении типа и уровня легирования контактирующих полупроводников. При исследовании вертикального магнитотранспорта через разъединенную гетерограницу II типа GaInAsSb/p-InAs показано, что увеличение локализации двумерных электронов в электронном канале на границе раздела приводит к образованию «мягкой» кулоновской щели в туннельной плотности состояний. В магнитных полях до 15 Тл при гелиевых температурах обнаружен переход от состояния с «мягкой» кулоновской щелью в диэлектрическое состояние (жесткая энергетическая щель при величине проводимости σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) при условии расположения уровня Ферми для двумерных электронов в интервале между наинизшими уровнями Ландау для плато 2 на зависимости xy. При увеличении внешнего смещения на гетеропереходе пороговый выход из диэлектрического состояния связан с одноэлектронным туннелированием между отдельными замкнутыми областями из делокализованных электронных состояний уровня Ландау, ближайшего к уровню Ферми.
format	Article
author	Березовец, В.А. Моисеев, К.Д. Нижанковский, В.И. Михайлова, М.П. Парфеньев, Р.В. Яковлев, Ю.П.
author_facet	Березовец, В.А. Моисеев, К.Д. Нижанковский, В.И. Михайлова, М.П. Парфеньев, Р.В. Яковлев, Ю.П.
author_sort	Березовец, В.А.
title	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs
title_short	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs
title_full	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs
title_fullStr	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs
title_full_unstemmed	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs
title_sort	вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе ii типа gainassb/p-inas
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Электронные свойства низкоразмерных систем
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127531
citation_txt	Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs / В.А. Березовец, К.Д. Моисеев, В.И. Нижанковский, М.П. Михайлова, Р.В. Парфеньев, Ю.П. Яковлев // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2-3. — С. 194-206. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT berezovecva vertikalʹnyjtransportvrazʺedinennomgeteroperehodeiitipagainassbpinas AT moiseevkd vertikalʹnyjtransportvrazʺedinennomgeteroperehodeiitipagainassbpinas AT nižankovskijvi vertikalʹnyjtransportvrazʺedinennomgeteroperehodeiitipagainassbpinas AT mihajlovamp vertikalʹnyjtransportvrazʺedinennomgeteroperehodeiitipagainassbpinas AT parfenʹevrv vertikalʹnyjtransportvrazʺedinennomgeteroperehodeiitipagainassbpinas AT âkovlevûp vertikalʹnyjtransportvrazʺedinennomgeteroperehodeiitipagainassbpinas
first_indexed	2025-07-09T07:11:12Z
last_indexed	2025-07-09T07:11:12Z
_version_	1837152416737263616
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3, ñ. 194–206 Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Â.À. Áåðåçîâåö1,2, Ê.Ä. Ìîèñååâ1, Â.È. Íèæàíêîâñêèé2, Ì.Ï. Ìèõàéëîâà1, Ð.Â. Ïàðôåíüåâ1, Þ.Ï. ßêîâëåâ1 1Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèõ èíñòèòóò èì. À.Ô. Èîôôå ÐÀÍ óë. Ïîëèòåõíè÷åñêàÿ, 26, ã. Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, 194021, Ðîññèÿ E-mail: r.parfeniev@mail.ioffe.ru 2Ìåæäóíàðîäíàÿ ëàáîðàòîðèÿ ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé è íèçêèõ òåìïåðàòóð Âðîöëàâ, 50-204, Ïîëüøà Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 14 àâãóñòà 2006 ã. Â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà P(N)-GaInAsSb/p-InAs ñ ðåçêîé ïëàíàðíîé ãðà- íèöåé ðàçäåëà (ïåðåõîäíîé ñëîé ïîðÿäêà 1,2 íì) ôîðìèðîâàíèå ñàìîñîãëàñîâàííûõ êâàíòî- âûõ ÿì äëÿ ýëåêòðîíîâ è äûðîê êîíòðîëèðóåòñÿ ïåðåêðûòèåì ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí íà ãåòåðî- ãðàíèöå ïðè èçìåíåíèè òèïà è óðîâíÿ ëåãèðîâàíèÿ êîíòàêòèðóþùèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ. Ïðè èññëåäîâàíèè âåðòèêàëüíîãî ìàãíèòîòðàíñïîðòà ÷åðåç ðàçúåäèíåííóþ ãåòåðîãðàíèöó II òèïà GaInAsSb/p-InAs ïîêàçàíî, ÷òî óâåëè÷åíèå ëîêàëèçàöèè äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ â ýëåêòðîí- íîì êàíàëå íà ãðàíèöå ðàçäåëà ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ «ìÿãêîé» êóëîíîâñêîé ùåëè â òóí- íåëüíîé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé. Â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ äî 15 Òë ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ îáíà- ðóæåí ïåðåõîä îò ñîñòîÿíèÿ ñ «ìÿãêîé» êóëîíîâñêîé ùåëüþ â äèýëåêòðè÷åñêîå ñîñòîÿíèå (æåñòêàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ ùåëü ïðè âåëè÷èíå ïðîâîäèìîñòè �tun ∼ 10 −8 Îì–1) ïðè óñëîâèè ðàñïîëîæåíèÿ óðîâíÿ Ôåðìè äëÿ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ â èíòåðâàëå ìåæäó íàèíèçøèìè óðîâ- íÿìè Ëàíäàó äëÿ ïëàòî � � 2 íà çàâèñèìîñòè �xy. Ïðè óâåëè÷åíèè âíåøíåãî ñìåùåíèÿ íà ãåòåðî- ïåðåõîäå ïîðîãîâûé âûõîä èç äèýëåêòðè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ñâÿçàí ñ îäíîýëåêòðîííûì òóííåëè- ðîâàíèåì ìåæäó îòäåëüíûìè çàìêíóòûìè îáëàñòÿìè èç äåëîêàëèçîâàííûõ ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé óðîâíÿ Ëàíäàó, áëèæàéøåãî ê óðîâíþ Ôåðìè. Ó ðîç’ºäíàíîìó ãåòåðîïåðåõîä³ II òèïó P(N)-GaInAsSb/p-InAs ç ð³çêîþ ïëàíàðíîþ ãðà- íèöåþ ðîçïîä³ëó (ïåðåõ³äíèé øàð ïîðÿäêó 1,2 íì) ôîðìóâàííÿ ñàìîóçãîäæåíèõ êâàíòîâèõ ÿì äëÿ åëåêòðîí³â ³ ä³ðîê êîíòðîëþºòüñÿ ïåðåêðèòòÿì åíåðãåòè÷íèõ çîí íà ãåòåðîãðàíèö³ ïðè çì³í³ òèïó é ð³âíÿ ëåãóâàííÿ êîíòàêòóþ÷èõ íàï³âïðîâ³äíèê³â. Ïðè äîñë³äæåíí³ âåðòèêàëüíî- ãî ìàãí³òîòðàíñïîðòó ÷åðåç ðîç’ºäíàíó ãåòåðîãðàíèöþ II òèïó GaInAsSb/p-InAs ïîêàçàíî, ùî çá³ëüøåííÿ ëîêàë³çàö³¿ äâîâèì³ðíèõ åëåêòðîí³â â åëåêòðîííîìó êàíàë³ íà ãðàíèö³ ðîç- ïîä³ëó ïðèçâîäèòü äî óòâîðåííÿ «ì’ÿêî¿» êóëîí³âñüêî¿ ù³ëèíè â òóíåëüí³é ù³ëüíîñò³ ñòàí³â. Ó ìàãí³òíèõ ïîëÿõ äî 15 Òë ïðè ãåë³ºâèõ òåìïåðàòóðàõ âèÿâëåíî ïåðåõ³ä â³ä ñòàíó ç «ì’ÿêîþ» êóëîí³âñüêîþ ù³ëèíîþ â ä³åëåêòðè÷íèé ñòàí (òâåðäà åíåðãåòè÷íà ù³ëèíà ïðè âåëè- ÷èí³ ïðîâ³äíîñò³ �tun ∼ 10 −8 Îì–1) çà óìîâè ðîçòàøóâàííÿ ð³âíÿ Ôåðì³ äëÿ äâîâèì³ðíèõ åëåêòðîí³â â ³íòåðâàë³ ì³æ íàéíèæ÷èìè ð³âíÿìè Ëàíäàó äëÿ ïëàòî � � 2 íà çàëåæíîñò³ �xy. Ïðè çá³ëüøåíí³ çîâí³øíüîãî çñóâó íà ãåòåðîïåðåõîä³ ãðàíè÷íèé âèõ³ä ç ä³åëåêòðè÷íîãî ñòàíó ïîâ’ÿçàíî ç îäíîåëåêòðîííèì òóíåëþâàííÿì ì³æ îêðåìèìè çàìêíóòèìè îáëàñòÿìè ç äåëî- êàë³çîâàíèõ åëåêòðîííèõ ñòàí³â ð³âíÿ Ëàíäàó, íàéáëèæ÷îãî äî ð³âíÿ Ôåðì³. © Â.À. Áåðåçîâåö, Ê.Ä. Ìîèñååâ, Â.È. Íèæàíêîâñêèé, Ì.Ï. Ìèõàéëîâà, Ð.Â. Ïàðôåíüåâ, Þ.Ï. ßêîâëåâ, 2007 PACS: 73.43.–f Êâàíòîâûå ýôôåêòû Õîëëà; 73.20.–r Ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ íà ïîâåðõíîñòÿõ è ãðàíèöàõ ðàçäåëà; 73.20.At Ïîâåðõíîñòíûå ñîñòîÿíèÿ, çîííàÿ ñòðóêòóðà, ýëåêòðîííàÿ ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé; 73.20.Jc Ïðîöåññû äåëîêàëèçàöèè. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãåòåðîïåðåõîä II òèïà, êóëîíîâñêàÿ ùåëü, ñàìîñîãëàñîâàííûå êâàíòîâûå ÿìû. Ââåäåíèå Ðàçúåäèíåííûå ãåòåðîïåðåõîäû II òèïà íà îñíîâå ñèñòåìû GaSb–InAs ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ êàê àëü- òåðíàòèâíûé ìàòåðèàë äëÿ ñîçäàíèÿ òóííåëüíî-èí- æåêöèîííûõ ëàçåðîâ äëÿ ñðåäíåãî ÈÊ äèàïàçîíà [1–3]. Â ðàáîòå [4] áûëà ðàçâèòà òåõíîëîãèÿ âûðà- ùèâàíèÿ èçîïåðèîäíûõ ñëîåâ ìåòîäîì æèäêîôàçíîé ýïèòàêñèè òâåðäûõ ðàñòâîðîâ GaInAsSb íà ïîäëîæ- êàõ p-GaSb è p-InAs. Â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõî- äå II òèïà GaIn0,16As0,22Sb/InAs íà ãåòåðîãðàíèöå ñ ñàìîñîãëàñîâàííûìè ïîòåíöèàëüíûìè ÿìàìè áûë îáíàðóæåí ýëåêòðîííûé êàíàë ñ âûñîêîé ïîäâèæíî- ñòüþ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ (äî 7·104 ñì2 �Â–1 �ñ–1) â ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ B � 2 Òë â èíòåðâàëå òåìïå- ðàòóð T � 4–200 Ê [5]. Ýëåêòðè÷åñêèå õàðàêòåðèñòè- êè òàêîãî êàíàëà, à òàêæå åãî èñòîùåíèå ïðè ëåãèðî- âàíèè òâåðäîãî ðàñòâîðà àêöåïòîðíîé ïðèìåñüþ Zn áûëè èçó÷åíû ïðè òåìïåðàòóðàõ Ò � 77–300 Ê [6,7]. Ïëàíàðíûé ìàãíèòîòðàíñïîðò â îäèíî÷íûõ ãåòåðîñò- ðóêòóðàõ p-GaIn0,16As0,22Sb/p-InAs íà îñíîâå íåëåãèðîâàííûõ è ëåãèðîâàííûõ àêöåïòîðíîé ïðè- ìåñüþ ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîÿõ òâåðäîãî ðàñòâîðà áûë èññëåäîâàí â óñëîâèÿõ êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ äî 14 Òë â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð T = 1,3–4,2 Ê [8,9]. Ðÿä îñîáåííîñòåé êâàíòîâûõ îñöèëëÿöèé ïðîâîäè- ìîñòè äâóìåðíûõ íîñèòåëåé ðàíåå áûëè èçó÷åíû â ñâåðõðåøåòêàõ GaSb/InSb [10] è äâîéíûõ ãåòåðîïåðå- õîäàõ GaSb/InAs/GaSb [11], âêëþ÷àÿ âëèÿíèå ñèëüíîãî ñïèíîâîãî ðàñùåïëåíèÿ óðîâíåé Ëàíäàó äëÿ ýëåêòðîíîâ â InAs. Ïðåäñòàâëÿëî èíòåðåñ èññëåäîâàòü êâàíòîâûå ÿâëåíèÿ ïåðåíîñà â âûñîêîïðîâîäÿùåì êà- íàëå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ â ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, ñâÿçàííûå ñ äâóìåðíûì õàðàêòåðîì ïåðå- êðûâàþùèõñÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ñïåêòðîâ ýëåêòðîíîâ â èíâåðñíîì êàíàëå ñî ñòîðîíû p-InAs è äûðîê â îáîãà- ùåííîì ñëîå p-Ga1–xInxAsySb1–y, ïðîñòðàíñòâåííî ðàçäåëåííûõ ãåòåðîãðàíèöåé, à òàêæå óñòàíîâèòü îñî- áåííîñòè ìàãíèòîòðàíñïîðòà â ýòèõ ñàìîñîãëàñîâàííûõ êâàíòîâûõ ÿìàõ ïðè ðàçíûõ óðîâíÿõ ëåãèðîâàíèÿ è ñî- ñòàâà ÷åòâåðòîãî òâåðäîãî ðàñòâîðà. Êðîìå òîãî, èññëå- äîâàíèÿ ýëåêòðîëþìèíåñöåíöèè îäèíî÷íûõ ãåòåðîñò- ðóêòóð II òèïà ð-InAs/ð-GaIn0,16As0,22Sb ïîêàçàëè, ÷òî â äàííîé ñèñòåìå âîçìîæíà èíòåíñèâíàÿ èíòåð- ôåéñíàÿ èçëó÷àòåëüíàÿ ðåêîìáèíàöèÿ, îáóñëîâëåííàÿ íåïðÿìûìè (òóííåëüíûìè) ïåðåõîäàìè ýëåêòðîíîâ è äûðîê èç ïîëóìåòàëëè÷åñêîãî êàíàëà ÷åðåç ãåòåðî- ãðàíèöó [12]. Îñîáåííîñòè âåðòèêàëüíîãî òîêà, ïðîòåêàþùåãî ÷åðåç ðàçúåäèíåííóþ ãåòåðîãðàíèöó II òèïà, áûëè ðàññìîòðåíû íà ïðèìåðå îäèíî÷íûõ ãåòåðîïåðåõî- äîâ íà îñíîâå áèíàðíûõ ñîåäèíåíèé GaSb/InAs [13]. Îäíàêî èç-çà âûñîêîé íåîäíîðîäíîñòè ãåòåðî- ãðàíèöû âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè òàêèõ ãå- òåðîñòðóêòóð áûëè èññëåäîâàíû ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøèõ âåëè÷èíàõ ïëîòíîñòåé òîêà è òåìïåðàòóðàõ âûøå 77 Ê. Â ñâîþ î÷åðåäü, îäèíî÷íàÿ íåíàïðÿæåí- íàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà íà îñíîâå èçîïåðèîäíûõ ïîëó- ïðîâîäíèêîâ ïîçâîëÿåò âûÿâèòü ðîëü ïîëóìåòàëëè- ÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ðàçúåäèíåííîé ãåòåðîãðàíèöû II òèïà â êâàíòîâîé ïðîâîäèìîñòè ïðè íèçêèõ òåìïå- ðàòóðàõ â èíòåðâàëå òîêîâ íà óðîâíå íåñêîëüêèõ äå- ñÿòêîâ ìèêðîàìïåð. Îïèñàíèå ýêñïåðèìåíòà Ýïèòàêñèàëüíûå ñëîè GaIn0,06As0,13Sb òîëùèíîé 1 ìêì áûëè âûðàùåíû ìåòîäîì æèäêîôàçíîé ýïèòàê- ñèè íà ïîäëîæêàõ ð-InAs(100), ëåãèðîâàííûõ Mn, ñ êîíöåíòðàöèåé äûðîê ð300 Ê ∼2·1017 ñì–3. Îäèíî÷- íûå èçîïåðèîäíûå ãåòåðîñòðóêòóðû GaInAsSb/InAs c ðàññîãëàñîâàíèåì ïîñòîÿííûõ ðåøåòêè �a/a � 2·10–4 è ðåçêîé ïëàíàðíîé ãðàíèöåé ðàçäåëà, îáîãàùåííîé õèìè÷åñêèìè ñâÿçÿìè ïîäîáíûìè In–Sb, èìåëè ïåðå- õîäíóþ îáëàñòü íà ãåòåðîãðàíèöå ïîðÿäêà 4 àòîìíûõ ìîíîñëîåâ [14]. Êîíöåíòðàöèÿ îñòàòî÷íûõ ïðèìåñåé â íåëåãèðîâàííîì ñëîå òâåðäîãî ðàñòâîðà íå ïðåâûøàëà ð77 164 10Ê ∼ � ñì–3. Ëåãèðîâàíèå äîíîðíîé ïðèìå- ñüþ (Òå) îñóùåñòâëÿëîñü â ïðîöåññå ýïèòàêñèàëüíîãî íàðàùèâàíèÿ èç ðàñòâîðà—ðàñïëàâà äî êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ n77 172 10Ê ∼ � ñì–3. Èçìåðåíèÿ ïëàíàð- íîãî (âåêòîð òîêà â ïëîñêîñòè ãåòåðîïåðåõîäà ïåðïåí- äèêóëÿðåí âåêòîðó íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ) è âåðòèêàëüíîãî (âåêòîð òîêà íàïðàâëåí ïàðàëëåëüíî âåêòîðó íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïåðïåíäè- êóëÿðíîìó ïëîñêîñòè ãåòåðîïåðåõîäà) ìàãíèòîòðàíñ- ïîðòîâ ïðîâîäèëèñü â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ äî 15 Òë ïðè T � 1,4–4,2 Ê. Â ñëàáîì ìàãíèòíîì ïîëå âñå îáðàçöû äåìîí- ñòðèðîâàëè ýëåêòðîííûé õàðàêòåð ïðîâîäèìîñòè ( )�xy � 0 ñ âûñîêîé ïîäâèæíîñòüþ íîñèòåëåé çàðÿ- äà, ñîîòâåòñòâóþùåé ýëåêòðîíàì â êàíàëå ñî ñòîðî- íû p-InAs. Âûñîêîå çíà÷åíèå õîëëîâñêîé ïîäâèæíîñòè óêàçûâàëî òàêæå íà õîðîøåå êà÷åñòâî ãðàíèöû ðàçäåëà [15,16]. Ïàðàìåòðû îáðàçöîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1. Â ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ (B � 10 Të) â ïëàíàðíîé Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 195 ïðîâîäèìîñòè íàáëþäàëèñü ïëàòî öåëî÷èñëåííîãî êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà äëÿ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ â êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå. Òàáëèöà 1. Õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ — îäèíî÷íûõ ðàçúåäèíåííûõ ãåòåðîñòðóêòóð II òèïà P(N)- GaIn0,06As0,22Sb/p-InAs. Íîìåð îáðàçöà Óðîâåíü ëåãèðîâàíèÿ ïðèìåñüþ Òå n, ñì–3 �0 , Îì ( ,T � 15 Ê) RH, ñì2 �À–1 �ñ–1 ( ,T � 15 Ê) RH�, ñì2 �Â–1 �ñ–1 ( ,T � 15 Ê) MK-739/1 íåëåãèðî- âàííûé 194 2,31·106 1,19·1016 MK-740/1-H 1,0·1016 86 1,96·106 2,28·1016 MK-740/1 1,3·1016 59,6 1,79·106 3,01·1016 Çîííûå ýíåðãåòè÷åñêèå äèàãðàììû ðàçúåäèíåííûõ ãåòåðîïåðåõîäîâ II òèïà N(P)-GaInAsSb/p-InAs Â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/InAs â ðåçóëüòàòå ïåðåêðûòèÿ êðàåâ ýíåð- ãåòè÷åñêèõ çîí íà ãåòåðîãðàíèöå (ÅV â GaInAsSb è ÅC â InAs) ïðîèñõîäèò ïåðåòåêàíèå ýëåêòðîíîâ èç âàëåíòíîé çîíû òâåðäîãî ðàñòâîðà â çîíó ïðîâîäèìî- ñòè InAs. Â çàâèñèìîñòè îò ëåãèðîâàíèÿ ñîåäèíåíèé, îáðàçóþùèõ ãåòåðîïåðåõîä, âáëèçè èíòåðôåéñà óñòà- íàâëèâàåòñÿ òîò èëè èíîé èçãèá çîí è âîçíèêàþùåå â ðåçóëüòàòå ýòîãî «âñòðîåííîå» ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, îáóñëîâëåííîå êîíòàêòíîé ðàçíîñòüþ ïîòåíöèàëîâ, óáûâàåò âãëóáü ïîëóïðîâîäíèêîâ, îáðàçóþùèõ ãåòå- ðîïåðåõîä (ðèñ. 1). Åñëè óðîâåíü Ôåðìè ãåòåðîñòðóêòóðû Ð-GaInAsSb/p-InAs (çàãëàâíûå áóêâû îòíîñÿòñÿ ê òâåðäîìó ðàñòâîðó, ñòðî÷íûå — ê ïîäëîæêå) â òåð- ìîäèíàìè÷åñêîì ðàâíîâåñèè ðàñïîëîæåí â îáëàñòè ïåðåêðûòèÿ êðàåâ ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí íà ãåòåðîãðà- íèöå, òîãäà íà ãðàíèöå ðàçäåëà îáðàçóåòñÿ ïîëóìå- òàëëè÷åñêèé êàíàë èç äâóìåðíûõ ñëîåâ ýëåêòðîíîâ è äûðîê. Ïðè ýòîì äâóìåðíûå ñëîè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé êâàíòîâûå ÿìû äëÿ ýëåêòðîíîâ ñî ñòîðîíû InAs è äûðîê ñî ñòîðîíû òâåðäîãî ðàñòâîðà ñîîòâåò- ñòâåííî (ðèñ. 1,à). Â ñëó÷àå, êîãäà óðîâåíü Ôåðìè ðàñïîëàãàåòñÿ ïî ýíåðãèè âûøå îáëàñòè ïåðåêðûòèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí íà ãåòåðîãðàíèöå, òîãäà ñóùåñò- âóåò òîëüêî âûñîêîïðîâîäÿùèé ñëîé äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ (ðèñ. 1,á). Ýíåðãèÿ è äâóìåðíàÿ êîí- öåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ äëÿ êàæäîãî óðîâíÿ ðàçìåð- íîãî êâàíòîâàíèÿ áûëè ïîëó÷åíû èç ñàìîñîãëàñî- âàííîãî ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ Øðåäèíãåðà–Ïóàññîíà â ïðèáëèæåíèè äëÿ òðåóãîëüíîé ïîòåíöèàëüíîé êâàíòîâîé ÿìû [17]. Èç ðàñ÷åòà áûëî ïîëó÷åíî, ÷òî â Ð—ð ãåòåðîñòðóêòóðå (îáðàçåö ÌÊ-739/1H) â ýëåêòðîííîì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå ñóùåñòâóåò îäèí çàïîëíåííûé óðîâåíü ðàçìåðíîãî êâàíòîâà- íèÿ, à â N—p ãåòåðîñòðóêòóðå (îáðàçåö ÌÊ-740/1) ìîæåò áûòü çàïîëíåíî äâà óðîâíÿ. Òóííåëüíûé òðàíñïîðò ÷åðåç ïîëóìåòàëëè÷åñêèé êàíàë â P–p ãåòåðîñòðóêòóðå Â ïëàíàðíîì ìàãíèòîòðàíñïîðòå äëÿ ðàçúåäèíåí- íîé ãåòåðîñòðóêòóðû II òèïà Ð-GaInAsSb/ð-InAs íà 196 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ê.Ä. Ìîèñååâ è äð. 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 –0,4 –0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 E 2 E V EF E C E1 p-InAs<Mn> P-GaIn 0,06 As0,13Sb/InAs Ðàññòîÿíèå, ìêì E, ý Â à E , ý Â 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 n-GaIn0,06 As0,13Sb<Te> p-InAs<Mn> E V EF E EC á E2 Ðàññòîÿíèå, ìêì Ðèñ. 1. Ñõåìàòè÷åñêàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ äèàãðàììà ïðè Ò � 30 Ê ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà P(N)- GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs â çàâèñèìîñòè îò ëåãèðîâàíèÿ òâåðäîãî ðàñòâîðà. Å1 è Å2 — ýíåðãåòè÷åñêèå ïîäçîíû ðàçìåðíîãî êâàíòîâàíèÿ ýëåêòðîíîâ. EF — ïîëîæåíèå óðîâíÿ Ôåðìè. Ýíåðãåòè÷åñêîå ïîëîæåíèå óðîâíÿ Ôåð- ìè è ýëåêòðîííûõ ïîäçîí îòñ÷èòàíû îò äíà çîíû ïðîâî- äèìîñòè InAs íà ãåòåðîãðàíèöå; nS — äâóìåðíûå êîí- öåíòðàöèè äëÿ êàæäîé ýëåêòðîííîé ïîäçîíû. Îáðàçåö ÌÊ-739/1, íåëåãèðîâàííûé, Å1 = 0,054 ýÂ, Å2 � 0,08 ýÂ, EF = 0,072 ýÂ, m me � 0027 0, , ns1 1132 10� �, ñì–2, ns2 1028 10� �, ñì–2 (à). Îáðàçåö ÌÊ-740/1H, ëåãèðî- âàííûé äîíîðíûé, Å1 = 136 ìýÂ, Å2 = = 177 ìýÂ, EF = 185 ìýÂ, m me � 0037 0, , p � 1013 ñì–2, ns1 1175 10� �, ñì–2, ns2 1112 10� �, ñì–2 (á). êðèâîé êîìïîíåíòû ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �xy íà- áëþäàþòñÿ ïëàòî êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà äëÿ äâó- ìåðíûõ ýëåêòðîíîâ èç ïîëóìåòàëëè÷åñêîãî êàíàëà íà ãåòåðîãðàíèöå â ïðèñóòñòâèè äûðî÷íîé ïîäñèñòåìû (ðèñ. 2,à). Âêëàä â ïëàíàðíóþ ïðîâîäèìîñòü äûðîê, ëîêàëèçîâàííûõ â ñàìîñîãëàñîâàííîé ïîòåíöèàëüíîé ÿìå íà ñòîðîíå òâåðäîãî ðàñòâîðà, ìîæåò áûòü ïðèïè- ñàí íàëè÷èþ êîíå÷íîãî íåíóëåâîãî çíà÷åíèÿ êîìïî- íåíòû �xx â îáëàñòè ïëàòî äëÿ �xy ïðè óñëîâèè êâàí- òîâàíèÿ ýëåêòðîííîé ïîäçîíû â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ ñâûøå 10 Të. Â âåðòèêàëüíîì òðàíñïîðòå ïðè ìàëûõ íàïðÿæå- íèÿõ ñìåùåíèÿ (�U � 46 ìÂ) ïëîòíîñòü òîêà ýêñïî- íåíöèàëüíî ñïàäàåò ñ ðîñòîì íàïðÿæåííîñòè ìàã- íèòíîãî ïîëÿ, îñöèëëèðóÿ ñ ïåðèîäè÷íîñòüþ, ñîâïàäàþùåé ñ îñöèëëÿöèÿìè â ïëàíàðíîé ïðîâîäè- ìîñòè � xx (ðèñ. 2,á). Ïðè ýòîì â ñèëüíûõ ìàãíèò- íûõ ïîëÿõ (B � 10 Të) êîíäàêòàíñ äîñòèãàåò îïðåäå- ëåííîãî, ôèêñèðîâàííîãî çíà÷åíèÿ, ÷òî âèäíî íà çàâèñèìîñòè âòîðîé ïðîèçâîäíîé òîêà ïî ìàãíèòíîìó ïîëþ îò ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ðèñ. 3,à). Ñòðåëêàìè îòìå÷åíû çíà÷åíèÿ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðè êîòîðûõ ñíèìàëèñü âîëüò-àì- ïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âèä âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè ñóùåñòâåííî çàâè- Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 197 0 2 4 6 8 10 12 14 16 –40 –20 0 20 40 – d l /d B 2 2 B, Òë –40 –20 0 20 40 I, ì êÀ U, 10 ìÂ3 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 à á 1 2 3 4 5 6 7 8 Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü âòîðîé ïðîèçâîäíîé òóííåëüíîãî òîêà îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ (à); âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðè- ñòèêè ïðè T �1,4 Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà p-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷å- íèÿõ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, Òë: 0 (1), 7 (2), 9,5 (3), 10,5 (4), 11,5 (5), 12,5 (6), 13,5 (7), 14,5 (8) (á). Îáðàçåö ÌÊ-739.1. 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 U, 10 ìÂ2 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà îò íàïðÿæåíèÿ âíåøíåãî ñìåùåíèÿ ïðè Â � 0 Òë ïðè òåì- ïåðàòóðàõ 1,4 (—) è 4,2 (- - -) Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãå- òåðîïåðåõîäà II òèïà P-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs. Îáðà- çåö ÌÊ-739.1. 2 4 6 8 10 12 14 16 XX XY à , , 1 0 Î ì xx xy 3 20 16 12 8 4 0 B, Òë á 2 4 6 8 10 12 14 16 0 0,02 0,04 0,06 0,08 B, Òë I/ U , 1 0 Î ì – 3 – 1 Ðèñ. 2. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè õîëëîâñêîãî ñî- ïðîòèâëåíèÿ �xy è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �xx îò ìàãíèò- íîãî ïîëÿ ïðè Ò, Ê: 1,4 (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è 4,2 (ïóíê- òèðíàÿ ëèíèÿ) (à), ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ïðîâîäèìîñòè I/U âäîëü íàïðàâëåíèÿ ðîñòà ãåòåðîñòðóê- òóðû ïðè Ò � 14, Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà P-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs íà îñíîâå íåëåãèðîâàííî- ãî òâåðäîãî ðàñòâîðà (á). Îáðàçåö ÌÊ-739.1 ñèò îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ðèñ. 3,á). Â ñè- ëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ (B � 10 Të) âèäíû ó÷àñòêè íåìîíîòîííîãî, ñòóïåí÷àòîãî èçìåíåíèÿ òîêà îò ïðè- ëîæåííîãî âíåøíåãî ñìåùåíèÿ. Â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå (Â � 0 Òë) çàâèñèìî- ñòè äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ( )dI/dU îò âåëè÷èíû ïðèëîæåííîãî íàïðÿæåíèÿ íå ñèììåòðè÷- íû îòíîñèòåëüíî òî÷êèU � 0 Â (ðèñ. 4). Âèäíî, ÷òî âåëè÷èíà äèôôåðíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ïðè ìà- ëûõ ñìåùåíèÿõ áîëüøå äëÿ ïðÿìîé, ÷åì äëÿ îáðàò- íîé âåòâè âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè. Ìû ïî- ëàãàåì, ÷òî â ïåðâîì ñëó÷àå ê òóííåëüíîìó òîêó íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé äîáàâëÿåòñÿ òóííåëüíûé òîê äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ èç ïîëóìåòàëëè÷åñêîãî êà- íàëà íà ãåòåðîãðàíèöå. Â ãåòåðîñòðóêòóðå P-GaInAsSb/p-InAs ïðè ïðÿ- ìîì ñìåùåíèè (ïîëîæèòåëüíûé ïîòåíöèàë ïðèëî- æåí ñî ñòîðîíû p-InAs) èçãèá çîí ïî îáå ñòîðîíû ãåòåðîãðàíèöû óìåíüøàåòñÿ çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ýô- ôåêòèâíîé ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ, òàê êàê ñ ðîñòîì íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ïîòîëîê âàëåíòíîé çîíû òâåð- äîãî ðàñòâîðà p-GaInAsSb ñìåùàåòñÿ ïî ýíåðãèè ââåðõ, ñáëèæàÿñü ñ äíîì ïóñòîé çîíû ïðîâîäèìîñòè ð-InAs, ñìåùàþùèìñÿ íàâñòðå÷ó. Ýòî ïðèâîäèò ê äî- ïîëíèòåëüíîìó ïåðåòåêàíèþ ýëåêòðîíîâ èç çàïîë- íåííîé âàëåíòíîé çîíû òâåðäîãî ðàñòâîðà âáëèçè ãå- òåðîãðàíèöû â ýëåêòðîííûé êàíàë íà ñòîðîíå ð-InAs, 198 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ê.Ä. Ìîèñååâ è äð. 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 d I/ d U , 1 0 Î ì ì – 3 – 1 U, 10 ìÂ 2 –10 –8 –6 –2 0 2 4 6 8 10–4 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 –3 –2 –1 0 1 2 3 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 U, 10 ìÂ 3 U, 10 ìÂ 3 –3 –2 –1 0 1 2 3 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 1 0 Î ì d I/ d U , – 3 – 1 U, 10 ìÂ 3 U, 10 ìÂ 3 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 U, 10 ìÂ 3 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 à á â ã ä å Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà îò íàïðÿæåíèÿ âíåøíåãî ñìåùåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ 1,4 (—) è 4,2 (---) Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà P-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿ- æåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ B, Òë: 7 (à), 9,5 (á), 10,5 (â), 12,5 (ã), 13,5 (ä), 14,5 (å). Îáðàçåö ÌÊ-739/1. óâåëè÷èâàÿ, òåì ñàìûì, âêëàä äâóìåðíûõ ýëåêòðî- íîâ â òóííåëüíûé òîê ïðè ïåðåõîäå èõ íà ñîñòîÿíèÿ âáëèçè ïîòîëêà âàëåíòíîé çîíû InAs. Òóííåëüíûé òîê ýëåêòðîíîâ èç òâåðäîãî ðàñòâîðà ÷åðåç ñâîáîäíûå ñîñòîÿíèÿ äâóìåðíîãî êàíàëà â çîíó ïðîâîäèìîñòè InAs óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé â çîíå òàê æå, êàê è äèôôóçèîííûé òîê íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé, âêëàä êîòîðûõ ñòàíîâèòñÿ ñóùåñòâåí ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû. Òèïè÷íàÿ äëÿ òóííåëüíîãî äèî- äà N-îáðàçíîñòü â ïðÿìîé âåòâè âîëüò-àìïåðíîé õà- ðàêòåðèñòèêè â äàííîì ñëó÷àå îòñóòñòâóåò èç-çà ñëà- áîãî ëåãèðîâàíèÿ InAs (äûðî÷íûé ãàç â âàëåíòíîé çîíå p-InAs íå âûðîæäåí). Ïðè ïðèëîæåíèè îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ, êîãäà îò- ðèöàòåëüíûé ïîòåíöèàë íàõîäèòñÿ ñî ñòîðîíû p-InAs, à ïîëîæèòåëüíûé — ñî ñòîðîíû òâåðäîãî ðàñ- òâîðà, èç-çà ñèëüíîãî èñêðèâëåíèÿ çîí ñî ñòîðîíû p-InAs âáëèçè ãåòåðîãðàíèöû ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð äëÿ äûðîê íàñòîëüêî âåëèê, ÷òî íåò ñâîáîäíûõ äû- ðî÷íûõ ñîñòîÿíèé, íà êîòîðûå ìîãëè áû ðåêîìáèíè- ðîâàòü ýëåêòðîíû èç äâóìåðíîãî êàíàëà. Ïðè ñîâïà- äåíèè êâàçèóðîâíÿ Ôåðìè äëÿ îáúåìíûõ äûðîê â p-InAs ñ ýëåêòðîííûìè ñîñòîÿíèÿìè â äâóìåðíîì êà- íàëå ýëåêòðîíû ñ àêöåïòîðíûõ ñîñòîÿíèé â p-InAs ìî- ãóò ðåçîíàíñíî òóííåëèðîâàòü â äâóìåðíûé ýëåêòðîí- íûé ñëîé è äàëüøå ÷åðåç ãåòåðîãðàíèöó â òðåõìåðíûå ñîñòîÿíèÿ âàëåíòíîé çîíû òâåðäîãî ðàñòâîðà. Îòëè÷èå âåëè÷èí ïëîòíîñòåé òóííåëüíîãî òîêà äëÿ îäíîãî è òîãî æå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñìåùå- íèÿ, íî ðàçíîé ïîëÿðíîñòè, ìîæíî îæèäàòü â ëþáîé íåñèììåòðè÷íîé ñèñòåìå ñ ïîòåíöèàëüíûìè áàðüå- ðàìè îäíîâðåìåííî äëÿ ýëåêòðîíîâ è äûðîê, ïî- ñêîëüêó íàïðÿæåíèå ñìåùåíèÿ â îäíîì íàïðàâ- ëåíèè ñòðåìèòñÿ óâåëè÷èòü àñèììåòðèþ áàðüåðîâ, òîãäà êàê âíåøíåå ñìåùåíèå ïðîòèâîïîëîæíîãî íà- ïðàâëåíèÿ äåëàåò ñèñòåìó áîëåå ñèììåòðè÷íîé. Ïðè âêëþ÷åíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ âîëüò-àìïåðíûå çàâè- ñèìîñòè ïðè îáîèõ íàïðàâëåíèÿ âíåøíåãî ñìåùåíèÿ ñòàíîâÿòñÿ ñèììåòðè÷íûìè (ðèñ. 5). Óâåëè÷åíèå íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ âïëîòü äî 15 Òë óìåíüøàåò âåëè÷èíó äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà íà ïîðÿäîê â îáåèõ âåòâÿõ âîëüò-àìïåð- íûõ õàðàêòåðèñòèê, ÷òî óêàçûâàåò íà ëîêàëèçàöèþ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ êàíàëà, ó÷àñòâóþùèõ â òóí- íåëüíîì òîêå. Ïðè÷åì âåëè÷èíà äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà âáëèçè íóëåâîãî çíà÷åíèÿ âíåøíåãî ñìå- ùåíèÿ ìèíèìàëüíà äëÿ âñåõ âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòå- ðèñòèê, ÷òî õàðàêòåðíî äëÿ ïîÿâëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëè â òóííåëüíîé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé [18]. Îñòðûé ìèíèìóì ïðèU � 0B ñâÿçàí ñ ìèíèìóìîì â ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé íà óðîâíå Ôåðìè â ýëåêòðîííîì êàíàëå. Íà- ëè÷èå òàêîé «ìÿãêîé» ùåëè îáóñëîâëåíî, ïî-âèäèìî- ìó, êóëîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì äâóìåðíûõ ýëåêòðî- íîâ â êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå çà ñ÷åò èõ ëîêàëèçàöèè. Â ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ (B � 12 Òë) ñòàíîâèòñÿ Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 199 9 10 11 12 13 14 15 B, Òë 2,0 1,6 1,2 0,8 0,4 0 U , 1 0 ì Â 3 Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû âíåøíåãî ñìåùåíèÿ U îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè Ò, Ê: 1,4 (�,�), è 4,2 (�), èçìåðåí- íûå ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàê- òàíñà: 0,01 (�), 0,0002 (�), 0,0005 (�), äëÿ ðàçúåäèíåí- íîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà p-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs. Îáðàçåö ÌÊ-739/1. 0 2 4 6 8 10 12 14 � XX � XY B, Òë xx 12 10 8 6 4 2 2 4 6 8 10 12 14 0 0,2 0,4 0,6 0,8 6 8 10 12 14 –0,2 –0,1 0 0,1 B, Òë B, Òë à á I/ U , 1 0 Î ì – 1 – 3 xy � �, , 1 0 Î ì 3 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 Ðèñ. 7. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè õîëëîâñêîãî ñî- ïðîòèâëåíèÿ �xy è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �xx îò ìàãíèò- íîãî ïîëÿ ïðè Ò, Ê: 1,4 (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è 4,2 (ïóíê- òèðíàÿ ëèíèÿ) (à); ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ïðîâîäèìîñòè I/U âäîëü íàïðàâëåíèÿ ðîñòà ãåòåðîñò- ðóêòóðû ïðè Ò = 1,5 Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðå- õîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs íà îñíîâå òâåð- äîãî ðàñòâîðà, ñèëüíîëåãèðîâàííîãî äîíîðíîé ïðèìåñüþ (Òå) (á). Îáðàçåö ÌÊ-740/1. çíà÷èòåëüíûì ïðîÿâëåíèå ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëè ìåæäó óðîâíÿìè Ëàíäàó, êîãäà ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé íà óðîâ- íå Ôåðìè äëÿ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ áëèçêà ê íóëþ. Êàê âèäíî íà ðèñ. 6, íàáëþäàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè ëèíåé- íàÿ çàâèñèìîñòü øèðèíû ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëè îò ìàã- íèòíîãî ïîëÿ. Ïðîÿâëåíèå êóëîíîâñêîé ùåëè íà êðè- âûõ äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà îò íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ïî÷òè íåçàìåòíî èç-çà ñèëüíîé ëîêàëèçàöèè ñîñòîÿíèé ìåæäó óðîâíÿìè Ëàíäàó ïðè � � 2. Òóííåëüíûé òðàíñïîðò ÷åðåç ñîñòîÿíèÿ äâóìåðíîãî ýëåêòðîííîãî êàíàëà Çîííàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ äèàãðàììà äâóìåðíîãî êàíàëà íà ãåòåðîãðàíèöå II òèïà, ïðèíöèïèàëüíî îò- ëè÷àþùàÿñÿ îò ðàññìîòðåííîé âûøå, ïðåäñòàâëåíà íà ïðèìåðå ãåòåðîñòðóêòóðû N-GaInAsSb/p-InAs (ñì. ðèñ.1,á). Â äàííîì ñëó÷àå íà ãðàíèöå ðàçäåëà ñóùåñòâóåò òîëüêî äâóìåðíûé ýëåêòðîííûé êàíàë íà ñòîðîíå p-InAs è íåò çàïîëíåííûõ äûðî÷íûõ ñîñòîÿíèé ñî ñòîðîíû òâåðäîãî ðàñòâîðà. Óðîâåíü õèìïîòåíöèàëà ãåòåðîñòðóêòóðû ðàñïîëàãàåòñÿ âíå ïåðåêðûòèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí íà ãåòåðîãðàíèöå. Ïðè óâåëè÷åíèè óðîâíÿ ëåãèðîâàíèÿ òâåðäîãî ðàñ- òâîðà îáùàÿ êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ ðàñòåò, ñëå- äîâàòåëüíî, óâåëè÷èâàåòñÿ êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðî- íîâ, ëîêàëèçîâàííûõ â ïðîâîäÿùåì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå, ÷òî ïðèâîäèò ê ñìåùåíèþ óðîâíÿ Ôåðìè ââåðõ èç îáëàñòè ïåðåêðûòèÿ çîí íà ãåòåðî- ãðàíèöå. Â êîíå÷íîì ðåçóëüòàòå âåëè÷èíà ïðèëî- æåííîãî ïîëÿ âïëîòü äî 14 Òë íåäîñòàòî÷íà äëÿ äîñ- òèæåíèÿ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé, îòâå÷àþùèõ çíà÷åíèþ ôàêòîðà çàïîëíåíèÿ � � 2. Â ïëàíàðíîì ìàãíèòîòðàíñïîðòå äëÿ N—ð ãåòå- ðîñòðóêòóðû (îáðàçåö ÌÊ-740/1) íà êðèâîé êîì- ïîíåíòû ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �xy íàáëþäàþòñÿ ïëàòî êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà äëÿ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ èç êàíàëà (ðèñ. 7,à). Â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ ñâûøå 10 Të êîìïîíåíòà ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �xx ñòðåìèòñÿ ê íóëþ â óñëîâèÿõ êâàíòîâàíèÿ íèæíåé ýëåêòðîííîé ïîäçîíû, êîãäà âåðõíÿÿ ýëåêòðîííàÿ ïîäçîíà âûõîäèò èç-ïîä óðîâíÿ Ôåðìè. Íàëè÷èå êî- íå÷íîãî íåíóëåâîãî çíà÷åíèÿ ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ îñòàòî÷íîé ïðîâîäèìîñòüþ ÷åðåç âåðõíþþ ýëåêòðîí- íóþ ïîäçîíó. Ñ ðîñòîì íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïëîò- íîñòü òîêà â âåðòèêàëüíîì ìàãíèòîòðàíñïîðòå ïðè ìàëûõ íàïðÿæåíèÿõ ñìåùåíèÿ (�U � 46 ìÂ) òàêæå ñïàäàåò ýêñïîíåíöèàëüíî, ïðè ýòîì âåëè÷èíà êîí- äàêòàíñà â íóëåâîì ìàãíèòíîì ïîëå íà ïîðÿäîê áîëü- øå, ÷åì äëÿ Ð—ð ãåòåðîñòðóêòóðû (ðèñ. 7,á). Ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ (äî �U � 90 ìÂ) îñöèëëÿöèè â òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè ñäâèãàþòñÿ ê ìåíüøèì çíà÷åíèÿì íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ñì. âñòàâêó íà ðèñ. 7,á). Âîëüòàìïåðíûå õàðàêòåðè- ñòèêè è îáùèé âèä çàâèñèìîñòåé äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ïðè Ò � 1 4, Ê îò íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 8. Êàê âèäíî íà ðèñóíêàõ, âåëè- ÷èíà ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ íåäîñòàòî÷íà äëÿ äîñòèæåíèÿ ñòðîãî ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ìåæäó óðîâíÿìè Ëàíäàó. Íàáëþäàëàñü òîëüêî ýíåð- ãåòè÷åñêàÿ ùåëü âáëèçè íóëåâîãî ñìåùåíèÿ, îáóñëîâ- ëåííàÿ êóëîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì ýëåêòðîíîâ, ëî- êàëèçîâàííûõ â äâóìåðíîì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå. Ïðîÿâëåíèå êóëîíîâñêîé ùåëè íàáëþäàåòñÿ òîëüêî ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ ( ,T 15 Ê). Äèíàìèêà ýòîãî ïðîöåññà õîðîøî âèäíà íà ðèñ. 9. Äëÿ äàííîãî îáðàç- öà âûõîä â óëüòðàêâàíòîâûé ïðåäåë äëÿ îáúåìíûõ ýëåêòðîíîâ òâåðäîãî ðàñòâîðà ðåàëèçóåòñÿ òîëüêî â ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ ñâûøå 14 Òë (ðèñ. 9,ã). Â äàííîì ñëó÷àå, êîãäà ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé òâåðäîãî ðàñòâîðà GaInAsSb ëåãèðîâàí äîíîðíîé ïðèìåñüþ äî n � 3�1016 ñì–3, à InAs — àêöåïòîðíîé äî ð � �12 1016, ñì–3, ïî îáå ñòîðîíû îò ãåòåðîãðàíè- öû îáðàçóþòñÿ îáåäíåííûå îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè ñëîè: äëÿ ýëåêòðîíîâ — ñî ñòîðîíû òâåðäîãî ðàñ- òâîðà è äëÿ äûðîê ñî ñòîðîíû InAs. Âûñîòà áàðüå- 200 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ê.Ä. Ìîèñååâ è äð. –40 –20 0 20 40 à U, 10 ìÂ3 I, ì êÀ –3 –2 –1 0 1 2 3 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 á U, 10 ìÂ3 –3 –2 –1 0 1 2 3 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Ðèñ. 8. Âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè (à) è çàâèñèìî- ñòè äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà îò íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ (á) ïðè Ò � 15, Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðî- ïåðåõîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs ïðè ðàçëè÷- íûõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ B, Òë: 6 (1), 8 (2), 10 (3), 12 (4), 14 (5). Îáðàçåö ÌÊ-740/1. ðîâ äëÿ N—p îáúåìíîãî ïåðåõîäà áëèçêà ê ñóììå øèðèí çàïðåùåííûõ çîí êîíòàêòèðóþùèõ ìàòåðèà- ëîâ è ÿâëÿåòñÿ ìàêñèìàëüíîé ñðåäè âîçìîæíûõ êîìáèíàöèé ãåòåðîñòðóêòóð Ð—n, N—n è P—p, â çàâèñèìîñòè îò ëåãèðîâàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêà [19]. Íà ðèñ. 1,á ïðèâåäåíà çîííàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ äèàãðàììà ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà N-GaInAsSb/ð-InAs. Ïðè ìàëîé òîëùèíå îáåäíåí- íîãî ñëîÿ è ðåçêîé ãåòåðîãðàíèöå ýíåðãåòè÷åñêèé áàðüåð ìåæäó N- è p-îáëàñòÿìè îêàçûâàåòñÿ òóí- íåëüíî-ïðîçðà÷íûì (ìåæçîííîå òóííåëèðîâàíèå) è íàëè÷èå ðàçìåðíî-êâàíòîâàííûõ ñîñòîÿíèé íà èí- òåðôåéñå ïðèâîäèò ê ðåçîíàíñíîìó òóííåëèðîâàíèþ îñíîâíûõ íîñèòåëåé ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, êî- ãäà ñêîðîñòü òåðìè÷åñêîé ãåíåðàöèè íåîñíîâíûõ íî- ñèòåëåé ìàëà. Ïîñêîëüêó øèðèíà ãåòåðîïåðåõîäà ìàëà, òî ýëåêòðîíû ìîãóò òóííåëèðîâàòü èç çîíû ïðîâîäèìîñòè òâåðäîãî ðàñòâîðà íà ñâîáîäíûå ñî- ñòîÿíèÿ óðîâíåé ðàçìåðíîãî êâàíòîâàíèÿ â äâóìåð- íîì ýëåêòðîííîì êàíàëå è äàëüøå íà ñâîáîäíûå ñî- ñòîÿíèÿ â âàëåíòíîé çîíå p-InAs è íàîáîðîò. Â îòñóòñòâèå âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ýòè âñòðå÷íûå ïîòîêè ðàâíû è ðåçóëüòèðóþùèé òîê ðà- âåí íóëþ. Ïðè ïîëîæèòåëüíîì ñìåùåíèè («+» íà p-InAs) íà- ïðîòèâ çàíÿòûõ ñîñòîÿíèé çîíû ïðîâîäèìîñòè òâåðäî- ãî ðàñòâîðà ðàñïîëàãàþòñÿ ñâîáîäíûå ñîñòîÿíèÿ äâó- ìåðíîãî ýëåêòðîííîãî êàíàëà, êîòîðûå íàõîäÿòñÿ âûøå óðîâíÿ Ôåðìè. Âåðîÿòíîñòü òóííåëèðîâàíèÿ ýëåêòðîíîâ èç N- â ð-îáëàñòü óâåëè÷èâàåòñÿ, à âåðîÿò- íîñòü îáðàòíûõ ïåðåõîäîâ óìåíüøàåòñÿ. Ïðè îáðàòíîì ñìåùåíèè («–» íà ïîäëîæêå ð-InAs) âûñîòà áàðüåðîâ äëÿ îñíîâíûõ íîñèòåëåé ïî îáå ñòîðîíû ãåòåðîãðàíèöû âîçðàñòàåò, à èõ øèðèíà â îáëàñòè ðàçðûâà çîí íà èíòåðôåéñå óìåíüøàåòñÿ. Â ðåçóëüòàòå òîê ÷åðåç ïåðåõîä îêàçûâàåòñÿ òîëüêî òóííåëüíûì, à èìåííî: ýëåêòðîíû èç ñîñòîÿíèé âà- ëåíòíîé çîíû íèæå ó êâàçèóðîâíÿ Ôåðìè â ð-InAs òóííåëèðóþò ÷åðåç ñâîáîäíûå ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîí- íîãî êàíàëà íà èíòåðôåéñå â ñâîáîäíûå ñîñòîÿíèÿ çîíû ïðîâîäèìîñòè òâåðäîãî ðàñòâîðà. Ïðè ýòîì ÷èñëî òàêèõ ïåðåõîäîâ âîçðàñòàåò èç-çà óâåëè÷åíèÿ ïåðåêðûòèÿ çîí è ðåçóëüòèðóþùèé ïîòîê ýëåêòðî- íîâ íàïðàâëåí èç ð- â N-îáëàñòü. Êàê èçâåñòíî, âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà êëàññè÷åñêîãî òóííåëüíîãî äèîäà îïðåäåëÿåòñÿ òóí- íåëèðîâàíèåì îñíîâíûõ íîñèòåëåé [20]. Ïðè ïîëî- æèòåëüíîì ñìåùåíèè ýëåêòðîíû èç n-îáëàñòè òóí- íåëüíûì îáðàçîì ïåðåõîäÿò â äûðî÷íûå ñîñòîÿíèÿ ð-îáëàñòè, ïðèâîäÿ ê N-îáðàçíîé õàðàêòåðèñòèêå ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ïðè íàëè÷èè âûðîæäåíèÿ â êîíòàêòèðóþùèõ ïîëóïðîâîäíèêàõ. Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 201 –40 –20 0 20 40 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 U, ìÂ 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 U, 10 ìÂ3 –1 –0,5 0 0,5 1 0 0,2 0,4 –0,4 –0,2 0 0,2 0,4 U, 10 ìÂ3 0 0,02 0,04 –3 –2 –1 0 1 2 3 U, 10 ìÂ3 â ã à á d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 d I/ d U , 1 0 Î ì – 3 – 1 Ðèñ. 9. Çàâèñèìîñòü äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà îò íàïðÿæåíèÿ âíåøíåãî ñìåùåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ 1,5 (—) è 4,2 (...) Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿ- æåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ B, Òë: 0 (à), 2 (á), 6 (â), 14 (ã). Îáðàçåö ÌÊ-740/1. Â íàøåì ñëó÷àå íà ïóòè òóííåëèðîâàíèÿ ýëåêòðîíîâ èç çîíû ïðîâîäèìîñòè N-GaInAsSb ê ïîòîëêó âà- ëåíòíîé çîíû ð-InAs íà ãåòåðîãðàíèöå II òèïà GaInAsSb/InAs ðàñïîëîæåíû êâàíòîâî-ðàçìåðíûå ñîñòîÿíèÿ ïîëóìåòàëëè÷åñêîãî êàíàëà, îïðåäåëÿþ- ùèå õàðàêòåð ðåçîíàíñíîãî ìåæçîííîãî òóííåëèðî- âàíèÿ. Îáðàçåö ÌÊ-740/1Í ÿâëÿåòñÿ ïðîìåæóòî÷íûì ñëó÷àåì ìåæäó ðàññìîòðåííûìè âûøå ãåòåðîñòðóê- òóðàìè ÌÊ-739/1 è ÌÊ-740/1. Ñòåïåíü ëåãèðîâàíèÿ òâåðäîãî ðàñòâîðà N-GaInAsSb â îáðàçöå ÌÊ-740/1Í ìåíüøå, ÷åì â îáðàçöå ÌÊ-740/1, íî äîñòàòî÷íà, ÷òî- áû óðîâåíü Ôåðìè ïî ýíåðãèè ðàñïîëàãàëñÿ âáëèçè âåðõíåãî êðàÿ ïåðåêðûòèÿ çîí íà ãåòåðîãðàíèöå. Ïîâåäåíèå ïëàíàðíîãî ìàãíèòîòðàíñïîðòà ïîäîáíî íà- áëþäàåìîìó äëÿ îáðàçöà ÌÊ-740/1, îäíàêî â ýòîì ñëó÷àå óëüòðàêâàíòîâûé ïðåäåë äëÿ îáúåìíûõ ýëåêò- ðîíîâ òâåðäîãî ðàñòâîðà ðåàëèçóåòñÿ óæå â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ Â � 8 Òë, à íà êðèâîé êîìïîíåíòû ìàãíèòî- ñîïðîòèâëåíèÿ �xy íàáëþäàþòñÿ ïëàòî êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà äëÿ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ èç êàíàëà äëÿ âåëè÷èí ôàêòîðà çàïîëíåíèÿ � � 3 è � � 2 (ðèñ. 10,à). 202 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ê.Ä. Ìîèñååâ è äð. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 � XX � XY 14 12 10 8 6 4 2 xx xy , , 1 0 Î ì 3 B, Òë I/ U , 1 0 Î ì – 3 – 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0,10 0,20 0,30 B, Òë à á Ðèñ. 10. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè õîëëîâñêîãî ñî- ïðîòèâëåíèÿ �xy è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ �xx îò ìàãíèò- íîãî ïîëÿ ïðè T, K: 1,5 (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è 4,2 (ïóíê- òèðíàÿ ëèíèÿ) (à); ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ïðîâîäèìîñòè I/U âäîëü íàïðàâëåíèÿ ðîñòà ãåòåðîñòðóê- òóðû ïðè Ò � 14, Ê (á) äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs íà îñíîâå òâåðäîãî ðàñ- òâîðà, ñðåäíåëåãèðîâàííîãî äîíîðíîé ïðèìåñüþ (Òå). Îá- ðàçåö ÌÊ-740/1-H. 6 8 10 12 14 16 0 1 2 3 4 52,0 1,6 1,2 8 4 0 , 1 0 Î ì – 4 – 1 �xx �xy �tun B, Òë Ô à êò î ð ç à ï î ë í å í è ÿ Ðèñ. 11. Çàâèñèìîñòè êîìïîíåíò ïëàíàðíîé ìàãíèïðîâîäè- ìîñòè �xy è �xx è òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè �tun îò ìàã- íèòíîãî ïîëÿ ïðè Ò � 15, Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðå- õîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs íà îñíîâå òâåðäîãî ðàñòâîðà, ñðåäíåëåãèðîâàííîãî äîíîðíîé ïðèìåñüþ (Òå). –40 –20 0 20 40 – d l /d B 2 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 B, Òë 1 2 3 4 5 6 –80 –60 –40 –20 0 20 40 60 80 I, ì êÀ 3 = 2= 4 à –2 –1 0 1 2 U, 10 ìÂ á Ðèñ. 12. Çàâèñèìîñòü âòîðîé ïðîèçâîäíîé òóííåëüíîãî òîêà îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ (à); âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðè- ñòèêè ïðè Ò � 14, Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs íà îñíîâå òâåðäîãî ðàñòâîðà, ñðåäíåëåãèðîâàííîãî äîíîðíîé ïðèìåñüþ (Òå), ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèò- íîãî ïîëÿ B, Òë: 7 (1), 10 (2), 11,5 (3), 12,5 (4), 13,5 (5), 14,5 (6) (á). Îáðàçåö ÌÊ-740/1-H. Â âåðòèêàëüíîì ìàãíèòîòðàíñïîðòå ïðè ìàëûõ íà- ïðÿæåíèÿõ ñìåùåíèÿ (�U � 46 ìÂ) ñ ðîñòîì íàïðÿ- æåííîñòè ìàãíèòíîãî íà ýêñïîíåíöèàëüíî ñïàäàþ- ùåé êðèâîé òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè ïîÿâëÿþòñÿ îñöèëëÿöèè, ñîâïàäàþùèå ñ îñöèëëÿöèÿìè â ïëàíàð- íîé ïðîâîäèìîñòè � xx (ðèñ. 10,á), ÷òî óæå íàáëþäà- ëîñü âûøå äëÿ îáðàçöà ÌÊ-739/1. Ïðè ñîâïàäåíèè óðîâíåé Ëàíäàó îñíîâíîé ýëåêòðîííîé ïîäçîíû â äâóìåðíîì êàíàëå ñ óðîâíåì Ôåðìè êîìïîíåíòà ìàã- íèòîïîâîäèìîñòè � xx èìååò ìàêñèìóìû, è òóííåëü- íûé òîê òàêæå ìàêñèìàëåí âñëåäñòâèå ïèêà ïëîòíî- ñòè ñîñòîÿíèé íà óðîâíå Ëàíäàó (ðèñ.11). Ñòðåëêàìè íà çàâèñèìîñòè âòîðîé ïðîèçâîäíîé îò òóííåëüíîãî òîêà ïî ìàãíèòíîìó ïîëþ îòìå÷åíû çíà÷åíèÿ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðè êî- òîðûõ ñíèìàëèñü âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè (ðèñ. 12,à). Ïîëîãèå ó÷àñòêè ñîîòâåòñòâóþò ïëàòî â ïëàíàðíîé õîëëîâñêîé ïðîâîäèìîñòè � xy . Âîëüò-àì- ïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðè Ò � 1 4, Ê îò íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 12,á. Â ñèëüíûõ ìàã- íèòíûõ ïîëÿõ (B � 12 Të) âèäíû ó÷àñòêè íåìîíîòîí- íîãî, ñòóïåí÷àòîãî èçìåíåíèÿ òîêà îò ïðèëîæåííîãî âíåøíåãî ñìåùåíèÿ. Ýíåðãåòè÷åñêàÿ ùåëü, îáóñëîâëåííàÿ êóëîíîâñêèì âçàèìîäåéñòâèåì ýëåêòðîíîâ, ëîêàëèçîâàííûõ â äâóìåðíîì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå, ïîÿâëÿåòñÿ óæå â ïîëÿõ ñâûøå 8 Òë (ðèñ. 13). Ïî ñðàâíåíèþ ñ îáðàçöîì ÌÊ-740/1 êóëîíîâñêàÿ ùåëü íà óðîâíå Ôåðìè ïðîÿâ- Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 203 –1,0 –0,5 0 0,5 1,0 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 U, 10 ìÂ3 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 –1,5 –1,0 –0,5 0 0,5 1,0 1,5 U, 10 ìÂ3 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 U, 10 ìÂ3 –1,5 –1,0 –0,5 0 0,5 1,0 1,5 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 –2,0 –1,0 0 1,0 2,0 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 U, 10 ìÂ3 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 –0,5 0,5–1,5 1,5 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 –2,0 –1,0 0 1,0 2,0 –2,0 –1,0 0 1,0 2,0 U, 10 ìÂ3 U, 10 ìÂ3 à á â ã ä å d I/ d U ,1 0 Î ì – 3 – 1 Ðèñ. 13. Çàâèñèìîñòü äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà îò íàïðÿæåíèÿ âíåøíåãî ñìåùåíèÿ ïðè òåìïåðàòóðàõ 1,5 (—) è 4,2 (- - -) Ê äëÿ ðàçúåäèíåííîãî ãåòåðîïåðåõîäà II òèïà N-GaIn0,06As0,13Sb/p-InAs íà îñíîâå òâåðäîãî ðàñòâîðà, ñðåäíåëåãèðîâàííîãî äîíîðíîé ïðèìåñüþ (Òå), ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ B, Òë: 7 (à), 10 (á), 11,5 (â), 12,5 (ã), 13,5 (ä), 14,5 (å). Îáðàçåö ÌÊ-740/1-H. ëÿåòñÿ òîëüêî äëÿ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé (ðèñ. 13,å). Íàëè÷èå äåëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé ïîäòâåð- æäàåòñÿ òåì, ÷òî ìàêñèìóìû íà çàâèñèìîñòÿõ äëÿ � xx è � tun ñîâïàäàþò è ðàñïîëîæåíû â ïîëå Â � 12 Òë (ðèñ. 11). Äëÿ ëîêàëèçîâàííûõ ñîñòîÿíèé � xx è � tun ñòðåìÿòñÿ ê íóëþ ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæåííîñòè ìàã- íèòíîãî ïîëÿ B � 12 Të, ïîýòîìó âêëàä ïëàíàðíîé ñî- ñòàâëÿþùåé â âåðòèêàëüíûé ìàãíèòîðàíñïîðò íåçíà- ÷èòåëåí. Êóëîíîâñêàÿ ùåëü âèäíà â ïîëÿõ äî 11,5 Òë êàê âîçðàñòàíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ïðè íóëåâîì ñìåùåíèè è ïðîïàäàåò ïðè B � 12 Të äëÿ îá- ðàçöà ÌÊ-740/1Í (ðèñ. 13, T � 1 3, Ê) è ïðè B � 8 Të äëÿ Ð–ð ãåòåðîñòðóêòóðû (îáðàçåö ÌÊ-739/1 ïðè T � 1 4, Ê, ñì. ðèñ. 5), òîãäà êàê äëÿ îáðàçöà ÌÊ-740/1 îíà åùå íàáëþäàåòñÿ íà êðèâûõ äèôôå- ðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ïðè B � 14 Òë. Áëàãîäàðÿ ðàçíîé êîíöåíòðàöèè äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ íà ãåòåðîãðàíèöå äëÿ òðåõ îáðàçöîâ ìàê- ñèìóì òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè � tun , ñîîòâåòñò- âóþùèé îäíîìó è òîìó æå óðîâíþ Ëàíäàó (íàïðè- ìåð, N � 1), ñìåùàåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ Â � 8 2, Òë (îáðàçåö ÌÊ-739/1) äî Â � 13 2, Òë (îáðàçåö ÌÊ-740/1Í) (ñì. ðèñ. 14). Â ðåçóëüòàòå íà âîëüò-àìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèêàõ, ñíÿòûõ â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ, îòâå÷àþùèõ ðàñïîëîæå- íèþ óðîâíÿ Ôåðìè ìåæäó óðîâíÿìè Ëàíäàó N � 0 è N � 1, äëÿ îáðàçöà ÌÊ-739/1 íàáëþäàåòñÿ ñòóïåí- ÷àòîå èçìåíåíèå òóííåëüíîãî òîêà è âåëè÷èíà êîí- äàêòàíñà äîñòèãàåò çíà÷åíèé G � 10–8 Îì–1 â èíòåð- âàëå ïîëåé B � 10–14,5 Òë. Ïîäîáíîãî «çàíóëåíèÿ» òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè íå íàáëþäàåòñÿ äëÿ îá- ðàçöà ÌÊ-740/1Í â ïîëÿõ B � 14 Të èç-çà ïåðåêðû- âàþùèõñÿ õâîñòîâ â ðàñïðåäåëåíèè ïëîòíîñòè ñî- ñòîÿíèé ìåæäó óðîâíÿìè Ëàíäàó N � 1 è N � 2. Ïðè Â � 0 Òë è ìàëîé âåëè÷èíå ñìåùåíèÿ íà ãåòå- ðîïåðåõîäå âîëüò-àìïåðíûå õàðàêòåðèñòèêè äëÿ îá- ðàçöà ÌÊ-740/1 (ñì. ðèñ. 9,à) èìåþò âèä, õàðàêòåð- íûé äëÿ òóííåëüíîãî äèîäà, ñ ðåçêèì óìåíüøåíèåì äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ( )dI/dU , ÷òî ñîîò- âåòñòâóåò óìåíüøåíèþ ïåðåêðûòèÿ çàíÿòûõ çîííûõ ñîñòîÿíèé â N-GaInAsSb è ñâîáîäíûõ ñîñòîÿíèé â äâóìåðíîì ýëåêòðîííîì êàíàëå íà ñòîðîíå pInAs. Âåëè÷èíà äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà â ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ äëÿ îáðàçöà ÌÊ-740/1 ìåíüøå, ÷åì äëÿ îáðàçöà ÌÊ-740/1Í èç-çà âûìåðçàíèÿ îáú- åìíûõ ýëåêòðîíîâ â òâåðäîì ðàñòâîðå. Êàê è â îáðàçöå ÌÊ-739/1 ïîðîãîâûé âûõîä èç äèýëåêòðè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ñâÿçàí ñ äåëîêàëèçàöè- åé ýëåêòðîííûõ ñîñòîÿíèé áëèæàéøåãî óðîâíÿ Ëàí- äàó ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì. Òóííåëèðîâàíèå òîêà ÷å- ðåç ãåòåðîãðàíèöó îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç âåðõíèé èç ðàñùåïëåííûõ óðîâíåé Ëàíäàó. Ýòî óñëîâèå âûïîë- íÿåòñÿ äëÿ îáîèõ íàïðàâëåíèé âíåøíåãî ñìåùåíèÿ. Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ýòîãî ýôôåêòà íåîáõîäèìî îáðà- òèòüñÿ ê ýíåðãåòè÷åñêîé äèàãðàììå, èç êîòîðîé ñëå- äóåò, ÷òî ïðè îáðàòíîì ñìåùåíèè ïðèëîæåííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå âûòÿãèâàåò ýëåêòðîíû è äûðêè îò ãåòåðîãðàíèöû, ñîçäàâàÿ îáåäíåííóþ îáëàñòü ìå- æäó îáúåìíûìè N- è ð-îáëàñòÿìè (ýêñòðàêöèÿ). Îáëàñòü ýêñòðàêöèè ïðîñòèðàåòñÿ îò ãåòåðîãðàíèöû âãëóáü êàæäîãî ïîëóïðîâîäíèêà íà ðàññòîÿíèå, îï- ðåäåëÿåìîå äðåéôîâîé äëèíîé îñíîâíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå (â òî æå âðåìÿ íåîñ- íîâíûå íîñèòåëè âòÿãèâàþòñÿ (ðåòðàêöèÿ) â îá- ëàñòü êîíòàêòà ñ ðàññòîÿíèé ïîðÿäêà äèôôóçèîí- íîé äëèíû). Òàêèì îáðàçîì, îáëàñòü îáúåìíîãî çàðÿäà ñëåâà è ñïðàâà âáëèçè ãåòåðîãðàíèöû óâåëè- ÷èâàåòñÿ è âåëè÷èíà òóííåëüíîãî òîêà ÷åðåç ýòè îá- ëàñòè áóäåò ìåíüøå, ÷åì â ïðÿìîì íàïðàâëåíèè, ÷òî âèäíî ïðè ñðàâíåíèè êîíäàêòàíñà äëÿ ïðÿìîé è îá- ðàòíîé âåòâåé âîëüò-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè (ñì. ðèñ. 4). Íàëè÷èå äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ ïîëóìåòàëëè÷åñêî- ãî êàíàëà, ïðèæàòûõ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì ê ãåòåðî- ãðàíèöå, èíèöèèðóåò òóííåëüíóþ ýìèññèþ ýëåêòðîíîâ â çîíó ïðîâîäèìîñòè òâåðäîãî ðàñòâîðà. Ê ýòîìó òîêó äîáàâëÿåòñÿ òóííåëüíûé òîê ýëåêòðîíîâ èç âàëåíòíîé çîíû p-InAs â çîíó ïðîâîäèìîñòè òâåðäîãî ðàñòâîðà ÷å- ðåç ñâîáîäíûå ðåçîíàíñíûå ñîñòîÿíèÿ â äâóìåðíîì ýëåêòðîííîì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå. Îáåñïå÷åíèå òà- êèõ óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ òîêà ÷åðåç ðàçúåäèíåííóþ ãå- òåðîãðàíèöó II òèïà îêàçûâàåòñÿ îñíîâíûì ôàêòîðîì ñóùåñòâîâàíèÿ âåðòèêàëüíîãî òðàíñïîðòà ïðè âûõîäå èç äèýëåêòðè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ â óñëîâèÿõ êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà ïðè B � 10 Të. Çàêëþ÷åíèå Èññëåäîâàíû îäèíî÷íûå ðàçúåäèíåííûå ãåòåðî- ñòðóêòóðû II òèïà P(N)-GaInAsSb/p-InAs ñ ðåçêîé ïëàíàðíîé ãðàíèöåé ðàçäåëà (ïåðåõîäíîé ñëîé ïî- ðÿäêà 1,2 íì), ïîëó÷åííûå ìåòîäîì æèäêîôàçíîé 204 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ê.Ä. Ìîèñååâ è äð. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 ÌÊ-740/1H ÌÊ-739/1 ÌÊ-740/1 B, Òë 1000 100 10 1,0 0,1 0,01 d I/ d U , 1 0 Î ì – 1 – 6 Ðèñ. 14. Çàâèñèìîñòü âåëè÷èíû äèôôåðåíöèàëüíîãî êîíäàêòàíñà ïðè íóëåâîì ñìåùåíèè îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ äëÿ òðåõ îáðàçöîâ: ÌÊ-739/1 (�), ÌÊ-740/1Í (�) è ÌÊ740/1 (�) ïðè T � 14, Ê. ýïèòàêñèè. Ïîêàçàíî, ÷òî çàïîëíåíèå ñàìîñîãëàñî- âàííûõ êâàíòîâûõ ÿì äëÿ ýëåêòðîíîâ è äûðîê êîí- òðîëèðóåòñÿ ïåðåêðûòèåì ýíåðãåòè÷åñêèõ çîí íà îäèíî÷íîé ðàçúåäèíåííîé ãåòåðîãðàíèöå II òèïà GaInAsSb/InAs è èçìåíåíèåì òèïà è óðîâíÿ ëåãè- ðîâàíèÿ êîíòàêòèðóþùèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ. Ñðàâíåíèå êðèâûõ òóííåëüíîãî òîêà ïåðïåíäèêó- ëÿðíî ãåòåðîãðàíèöå ñ êðèâûìè äëÿ ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèÿ �XX B( ) â ïëàíàðíîé ãåîìåòðèè, èçìåðåí- íûìè â óñëîâèÿõ êâàíòîâîãî ýôôåêòà Õîëëà, ïîêàçàëî, ÷òî ìàêñèìóìû òóííåëüíîãî òîêà, êàê è ìàêñèìóìû êîìïîíåíòû ïëàíàðíîé ìàãíèòîïðî- âîäèìîñòè �XX B( ), ñîîòâåòñòâóþò ñîâïàäåíèþ ïî ýíåðãèè óðîâíåé Ëàíäàó ñ óðîâíåì Ôåðìè äëÿ äâó- ìåðíûõ ýëåêòðîíîâ â êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå. Óñòàíîâëåíî, ÷òî äèôôåðåíöèàëüíûé êîíäàê- òàíñG dI/dU� èìååò ìèíèìóì ïðè íóëåâîì ñìåùå- íèè, âåëè÷èíà êîòîðîãî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ÷òî îòðàæàåò âîçðàñòàþùóþ ëîêà- ëèçàöèþ äâóìåðíûõ ýëåêòðîíîâ, ïðèâîäÿùóþ ê îá- ðàçîâàíèþ «ìÿãêîé» êóëîíîâñêîé ùåëè â òóííåëü- íîé ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé âñëåäñòâèå êóëîíîâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè ýëåêòðîí- íûìè ñîñòîÿíèÿìè â äâóìåðíîì ýëåêòðîííîì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå. Ïåðåõîä îò ñîñòîÿíèÿ ñ «ìÿãêîé» êóëîíîâñêîé ùåëüþ â äèýëåêòðè÷åñêîå ñîñòîÿíèå (æåñòêàÿ ýíåðãåòè÷åñêàÿ ùåëü ïðè âåëè÷èíå � tun ∼ 10–8 Îì–1) íàáëþäàëñÿ â äèôôåðåíöèàëü- íîì êîíäàêòàíñå ïðè íàïðÿæåíèè ñìåùåíèÿ, êîãäà ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé íà óðîâíå Ôåðìè ïðåíåáðåæè- ìî ìàëà â èíòåðâàëå ýíåðãèé ìåæäó íàèíèçøèìè óðîâíÿìè Ëàíäàó â ìàãíèòíîì ïîëå. Ïîðîãîâûé âûõîä èç äèýëåêòðè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ñâÿçàí ñ äåëîêàëèçàöèåé ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì ýëåê- òðîííûõ ñîñòîÿíèé óðîâíÿ Ëàíäàó, áëèæàéøåãî ê óðîâíþ Ôåðìè. Â ïåðêîëÿöèîííîé ñèñòåìå ñèëüíûé ôëóêòóèðóþùèé ïîòåíöèàë ðàçúåäèíåííîé ãåòåðî- ãðàíèöû II òèïà GaInAsSb/InAs ïðèâîäèò ê çàìê- íóòûì äâóìåðíûì îáëàñòÿì äåëîêàëèçîâàííûõ ñî- ñòîÿíèé áëèæàéøåãî óðîâíÿ Ëàíäàó, áëèæàéøåãî ê óðîâíþ Ôåðìè, â äâóìåðíîì ýëåêòðîííîì êàíàëå íà ãåòåðîãðàíèöå, ÷åðåç êîòîðûå ïðîèñõîäèò îäíîýëåê- òðîííîå òóííåëèðîâàíèå ïðè óâåëè÷åíèè íàïðÿæå- íèÿ ñìåùåíèÿ. Ýòî ïðîÿâëÿåòñÿ â âèäå ñòóïåíåê íà êðèâîé òóííåëüíîé ïðîâîäèìîñòè ïðè çíà÷åíèÿõ, êðàòíûõ âåëè÷èíå êâàíòà êîíäàêòàíñà e /h2 . Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòà ÐÔÔÈ 06-02-16470, ãðàíòîâ Ïðåçèäèóìà ÐÀÍ è îòäåëåíèÿ ôèçè÷åñêèõ íàóê ÐÀÍ, ãðàíòîâ âåäóùèõ íàó÷íûõ øêîë ÍØ-5180.2006.2 è ÍØ-5596.2206.2. 1. D.W. Stokes, L.J. Olafsen, W.W. Bewley, I. Vur- gaftman, C.L. Felix, E.H. Aifer, J.R. Meyer, and M.J. Yang, J. Appl. Phys. 86, 4729 (1999). 2. R.Q. Yang, J.L. Bradshaw, J.D. Bruno, J.T. Pham, and D.E. Wortman, Appl. Phys. Lett. 81, 397 (2002). 3. K.D. Moiseev, M.P. Mikhailova, and Yu.P. Yakovlev, Physica E20, 491 (2003). 4. À.Í. Áàðàíîâ, À.Ì. Ëèòâàê, Ê.Ä. Ìîèñååâ, Â.Â. Øåðñòíåâ, Þ.Ï. ßêîâëåâ, ÆÏÕ 67, 1951 (1994). 5. Ò.È. Âîðîíèíà, Ò.Ñ. Ëàãóíîâà, Ì.Ï. Ìèõàéëîâà, Ê.Ä. Ìîèñååâ, Þ.Ï. ßêîâëåâ, ÔÒÏ 30, 985 (1996). 6. Ò.È. Âîðîíèíà, Ò.Ñ. Ëàãóíîâà, Ì.Ï. Ìèõàéëîâà, Ê.Ä. Ìîèñååâ, À.Å. Ðîçîâ, Þ.Ï. ßêîâëåâ, ÔÒÏ 32, 212 (1998). 7. V.A. Berezovets, M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, R.V. Parfeniev, Yu.P. Yakovlev, and V.I. Nizhan- kovski, Phys. Status Solidi A195, 194 (2003). 8. K.D. Moiseev, V.A. Berezovets, M.P. Mikhailova, V.I. Nizhankovskii, R.V. Parfeniev, and Yu.P. Yakov- lev, Surf. Science 482–485, 1083 (2001). 9. M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, and Yu.P. Yakovlev, Semicond. Science Technol. 19, R09 (2004). 10. M.S. Daly, K.S.H. Dalton, M. Lakrimi, N.J. Mason, R.J. Nicholas, M. van der Burgt, P.J. Walker, D.K. Maude, and J.C. Portal, Phys. Rev. B53, R10524 (1996). 11. E.E. Mendez, L. Esaki, and L.L. Chang, Phys. Rev. Lett. 55, 2216 (1985). 12. M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, G.G. Zegrya, and Yu.P. Yakovlev, Solid States Electron. 40, 673 (1996). 13. D.A. Collins, E.T. Yu, Y. Rajakarunanayake, J.R. Soderstrom, D.Z.-Y. Ting, D.H. Chow, and T.C. McGill, Appl. Phys. Lett. 57, 683 (1990). 14. Ê.Ä. Ìîèñååâ, À.À. Ñèòíèêîâà, Í.Í. Ôàëååâ, Þ.Ï. ßêîâëåâ, ÔÒÏ 34, 1438 (2000). 15. J.R. Meyer, D.J. Arnold, C.A. Hoffman, and F.J. Bartoli, Appl. Phys. Lett. 58, 2523 (1991). 16. J.M. Kuo, B. Lalevic, and T.Y. Chang, J. Vac. Science Technol. B5, 782 (1987). 17. K.D. Moiseev, V.A. Berezovets, M.P. Mikhailova, Yu.P. Yakovlev, R.V. Parfeniev, K. Korolev, C. Mein- ning, B. McCombe, Proc. 13th Int. Symp. Nanostru- ctures: Physics and Tecnology, 240 (205). 18. N. Turner, J.T. Nicholls, E.H. Linfield, K.M. Brown, J.A. Jones, and D.A. Ritchie, Phys. Rev. B54, 10614 (1996). 19. Ì.Ï. Ìèõàéëîâà, È.À. Àíäðååâ, Ê.Ä. Ìîèñååâ, Ò.È. Âîðîíèíà, Ò.Ñ. Ëàãóíîâà, Þ.Ï. ßêîâëåâ, ÔÒÏ 29, 678 (1995). 20. L.L. Chang, L. Esaki, and R. Tsu, Appl. Phys. Lett. 24, 593 (1974). Vertical transport in a type II broken-gap heterojunction GaInAsSb/p-InAs V.À. Berezovets, Ê.D. Ìoiseev, V.I. Nizhankovski, Ì.P. Ìikhailova, R.V. Parfeniev, and Yu.P. Yakovlev In a type II broken-gap heterojunction P(N)-GaInAsSb/p-InAs with a sharp planar heteroboundary (a transition layer is about 1.2 nm) the formation of self-consistent quantum Âåðòèêàëüíûé òðàíñïîðò â ðàçúåäèíåííîì ãåòåðîïåðåõîäå II òèïà GaInAsSb/p-InAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 205 wells for electrons and holes is controlled by en- ergy bands overlapping at the heterointerface with varying type and level of the doping of the contacting semiconductors. The study into verti- cal magnetotransport across the type II bro- ken-gap heterointerface demonstrates that an en- hance of 2D-electron localization in the electron channel at the heteroboundary gives rise to a «soft» Coulomb gap in the tunnel density of states. A transition from the state with a «soft» Coulomb gap to the insulator state (a hard en- ergy gap at conductivity �tun ∼10 8� Îì–1) was observed when the density of states at the Fermi level was negligible as compared with the energy gap between the nearest Landau levels at mag- netic field. The threshold yield of the insulator state is due to the delocalisation of electron states at the Landau level nearest to the Fermi level. PASC: 73.43.–f Quantum Hall effects; 73.20.–r Electron states at surfaces and interfaces; 73.20.At Surface states, band structure, electron density of states; 73.20.Jc Delocalization processes. Keywords: type II heterojunction, Coulomb gap, seft-consistent quantum wells. 206 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ê.Ä. Ìîèñååâ è äð.

Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs

Institution

Similar Items