Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях

Прецизионное сканирование плоскости (B ,B||) между проекциями магнитного поля перпендикулярно и параллельно слоям двойной квантовой ямы (ДКЯ) n-InxGa₁₋xAs/GaAs (x ≈ 0,2) при измерениях ее продольного магнитосопротивления (МС) позволяет выявить ряд особенностей, обусловленных сложным энергетическим...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2007
Main Authors:	Якунин, М.В., Арапов, Ю.Г., Неверов, В.Н., Подгорных, С.М., Харус, Г.И., Шелушинина, Н.Г, Звонков, Б.Н., Ускова, Е.А.
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/123456789/127533
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:	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях / М.В. Якунин, Ю.Г. Арапов, В.Н. Неверов, С.М. Подгорных, Г.И. Харус, Н.Г Шелушинина, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2-3. — С. 211-216. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127533
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1275332017-12-24T03:03:12Z Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях Якунин, М.В. Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Подгорных, С.М. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г Звонков, Б.Н. Ускова, Е.А. Электронные свойства низкоразмерных систем Прецизионное сканирование плоскости (B ,B\|\|) между проекциями магнитного поля перпендикулярно и параллельно слоям двойной квантовой ямы (ДКЯ) n-InxGa₁₋xAs/GaAs (x ≈ 0,2) при измерениях ее продольного магнитосопротивления (МС) позволяет выявить ряд особенностей, обусловленных сложным энергетическим спектром ДКЯ, на фоне структур, связанных с магнитным пробоем. Траектории, описывающие особенности МС на плоскости (B⊥ ,B\|\|), удается полуколичественно описать на основе квазиклассических расчетов квантования энергетического спектра ДКЯ под действием перпендикулярной компоненты поля. Пики, обусловленные магнитным пробоем, усиливаются с ростом полной величины магнитного поля. Наблюдаются их спиновые расщепления, отвечающие эффективной величине фактора Ланде \|g\| ≈ 3. Прецизійне сканування площини (B ,B\|\|) між проекціями магнітного поля перпендикулярно й паралельно шарам подвійної квантової ями (ПКЯ) n-InxGa₁₋xAs/GaAs (x ≈ 0,2) при вимірах її поздовжнього магнітоопору (МО) дозволяє виявити ряд особливостей, обумовлених складним енергетичним спектром ПКЯ, на фоні структур, пов’язаних з магнітним пробоєм. Траєкторії, що описують особливості МО на площині (B⊥, B\|\|), вдається напівкількісно описати на основі квазикласичних розрахунків квантування енергетичного спектра ПКЯ під впливом перпендикулярної компоненти поля. Піки, що обумовлені магнітним пробоєм, підсилюються з ростом повної величини магнітного поля. Виявлено їхні спінові розщеплення, що відповідають ефективній величині фактора Ланде \|g\| ≈ 3. Peculiarities due to a complicated double quantum well (DQW) energy spectrum are revealed from the precise scan of the (B ,B\|\|) plane between the magnetic field components perpendicular and parallel to the layers of the n-InxGa₁₋xAs/GaAs(x ≈ 0.2) DQW while measuring its longitudinal magnetoresistivity. These peculiarities interfere with the structures connected with the magnetic breakdown. The experimental results are presented as gray-scale maps on the (B⊥, B\|\|) plane, where the peculiarities form different trajectories, that can be described semi-quantitatively by using the quasi-classical calculations of the DQW energy spectrum quantization under a perpendicular field component. The peaks due to the magnetic breakdown are relatively enhanced with increasing the total field. These are spin—split at the highest parallel fields yielding the effective Lande g-factor value \|g*\| ≈ 3. 2007 Article Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях / М.В. Якунин, Ю.Г. Арапов, В.Н. Неверов, С.М. Подгорных, Г.И. Харус, Н.Г Шелушинина, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2-3. — С. 211-216. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 73.50.Jt, 73.20.–r http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127533 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 Якунин, М.В. Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Подгорных, С.М. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г Звонков, Б.Н. Ускова, Е.А. Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях Физика низких температур
description	Прецизионное сканирование плоскости (B ,B\|\|) между проекциями магнитного поля перпендикулярно и параллельно слоям двойной квантовой ямы (ДКЯ) n-InxGa₁₋xAs/GaAs (x ≈ 0,2) при измерениях ее продольного магнитосопротивления (МС) позволяет выявить ряд особенностей, обусловленных сложным энергетическим спектром ДКЯ, на фоне структур, связанных с магнитным пробоем. Траектории, описывающие особенности МС на плоскости (B⊥ ,B\|\|), удается полуколичественно описать на основе квазиклассических расчетов квантования энергетического спектра ДКЯ под действием перпендикулярной компоненты поля. Пики, обусловленные магнитным пробоем, усиливаются с ростом полной величины магнитного поля. Наблюдаются их спиновые расщепления, отвечающие эффективной величине фактора Ланде \|g*\| ≈ 3.
format	Article
author	Якунин, М.В. Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Подгорных, С.М. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г Звонков, Б.Н. Ускова, Е.А.
author_facet	Якунин, М.В. Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Подгорных, С.М. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г Звонков, Б.Н. Ускова, Е.А.
author_sort	Якунин, М.В.
title	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях
title_short	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях
title_full	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях
title_fullStr	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях
title_full_unstemmed	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях
title_sort	квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-inxga₁₋xas/gaas в наклонных магнитных полях
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/123456789/127533
citation_txt	Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях / М.В. Якунин, Ю.Г. Арапов, В.Н. Неверов, С.М. Подгорных, Г.И. Харус, Н.Г Шелушинина, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 2-3. — С. 211-216. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT âkuninmv kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT arapovûg kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT neverovvn kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT podgornyhsm kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT harusgi kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT šelušininang kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT zvonkovbn kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh AT uskovaea kvantovyjmagnitotransportvdvojnojkvantovojâmeninxga1xasgaasvnaklonnyhmagnitnyhpolâh
first_indexed	2025-07-09T07:11:25Z
last_indexed	2025-07-09T07:11:25Z
_version_	1837152429516259328
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3, ñ. 211–216 Êâàíòîâûé ìàãíèòîòðàíñïîðò â äâîéíîé êâàíòîâîé ÿìå n-InxGa1–xAs/GaAs â íàêëîííûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ Ì.Â. ßêóíèí1, Þ.Ã. Àðàïîâ1, Â.Í. Íåâåðîâ1, Ñ.Ì. Ïîäãîðíûõ1, Ã.È. Õàðóñ1, Í.Ã. Øåëóøèíèíà1, Á.Í. Çâîíêîâ2, Å.À. Óñêîâà2 1Èíñòèòóò ôèçèêè ìåòàëëîâ ÓðÎ ÐÀÍ, óë. Ñ. Êîâàëåâñêîé, 18, ã. Åêàòåðèíáóðã, 620041, Ðîññèÿ E-mail: yakunin@imp.uran.ru 2Íàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò ïðè ÍÍÃÓ ã. Íèæíèé Íîâãîðîä, 603600, Ðîññèÿ Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 31 èþëÿ 2006 ã. Ïðåöèçèîííîå ñêàíèðîâàíèå ïëîñêîñòè (B�,B\|\|) ìåæäó ïðîåêöèÿìè ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïåð- ïåíäèêóëÿðíî è ïàðàëëåëüíî ñëîÿì äâîéíîé êâàíòîâîé ÿìû (ÄÊß) n-InxGa1–xAs/GaAs (x � 0,2) ïðè èçìåðåíèÿõ åå ïðîäîëüíîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ (ÌÑ) ïîçâîëÿåò âûÿâèòü ðÿä îñîáåííî- ñòåé, îáóñëîâëåííûõ ñëîæíûì ýíåðãåòè÷åñêèì ñïåêòðîì ÄÊß, íà ôîíå ñòðóêòóð, ñâÿçàííûõ ñ ìàãíèòíûì ïðîáîåì. Òðàåêòîðèè, îïèñûâàþùèå îñîáåííîñòè ÌÑ íà ïëîñêîñòè (B�,B\|\|), óäàåò- ñÿ ïîëóêîëè÷åñòâåííî îïèñàòü íà îñíîâå êâàçèêëàññè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ êâàíòîâàíèÿ ýíåðãåòè÷å- ñêîãî ñïåêòðà ÄÊß ïîä äåéñòâèåì ïåðïåíäèêóëÿðíîé êîìïîíåíòû ïîëÿ. Ïèêè, îáóñëîâëåííûå ìàãíèòíûì ïðîáîåì, óñèëèâàþòñÿ ñ ðîñòîì ïîëíîé âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Íàáëþäàþòñÿ èõ ñïèíîâûå ðàñùåïëåíèÿ, îòâå÷àþùèå ýôôåêòèâíîé âåëè÷èíå ôàêòîðà Ëàíäå \|g\| � 3. Ïðåöèç³éíå ñêàíóâàííÿ ïëîùèíè (B�,B\|\|) ì³æ ïðîåêö³ÿìè ìàãí³òíîãî ïîëÿ ïåðïåíäèêóëÿð- íî é ïàðàëåëüíî øàðàì ïîäâ³éíî¿ êâàíòîâî¿ ÿìè (ÏÊß) n-InxGa1–xAs/GaAs (x � 0,2) ïðè âèì³ðàõ ¿¿ ïîçäîâæíüîãî ìàãí³òîîïîðó (ÌÎ) äîçâîëÿº âèÿâèòè ðÿä îñîáëèâîñòåé, îáóìîâëåíèõ ñêëàäíèì åíåðãåòè÷íèì ñïåêòðîì ÏÊß, íà ôîí³ ñòðóêòóð, ïîâ’ÿçàíèõ ç ìàãí³òíèì ïðîáîºì. Òðàºêòîð³¿, ùî îïèñóþòü îñîáëèâîñò³ ÌÎ íà ïëîùèí³ (B�,B\|\|), âäàºòüñÿ íàï³âê³ëüê³ñíî îïèñàòè íà îñíîâ³ êâàçèêëàñè÷íèõ ðîçðàõóíê³â êâàíòóâàííÿ åíåðãåòè÷íîãî ñïåêòðà ÏÊß ï³ä âïëèâîì ïåðïåíäèêóëÿðíî¿ êîìïîíåíòè ïîëÿ. Ï³êè, ùî îáóìîâëåí³ ìàãí³òíèì ïðîáîºì, ï³äñèëþþòüñÿ ç ðîñòîì ïîâíî¿ âåëè÷èíè ìàãí³òíîãî ïîëÿ. Âèÿâëåíî ¿õí³ ñï³íîâ³ ðîçùåïëåííÿ, ùî â³äïîâ³äàþòü åôåêòèâí³é âåëè÷èí³ ôàêòîðà Ëàíäå \|g\| � 3. PACS: 73.50.Jt Ãàëüâàíîìàãíèòíûå è äðóãèå ìàãíèòîòðàíñïîðòíûå ýôôåêòû; 73.20.–r Ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ íà ïîâåðõíîñòÿõ è ãðàíèöàõ ðàçäåëà. Êëþ÷åâûå ñëîâà: äâîéíàÿ êâàíòîâàÿ ÿìà, êâàíòîâûé ýôôåêò Õîëëà, íàêëîííûå ìàãíèòíûå ïîëÿ, g-ôàêòîð. Ââåäåíèå Íàëè÷èå äîïîëíèòåëüíûõ ñòåïåíåé ñâîáîäû â ñèñòåìå äâóõ âçàèìîñâÿçàííûõ äâóìåðíûõ ñëîåâ (äâîéíàÿ êâàíòîâàÿ ÿìà, ÄÊß), îáóñëîâëåííûõ âîç- ìîæíîñòüþ ýëåêòðîíà ðàñïîëàãàòüñÿ â îäíîì èç ýòèõ ñëîåâ [1], â ñî÷åòàíèè ñ âîçìîæíîñòüþ íàõî- äèòüñÿ íà îäíîì èç ñïèíîâûõ ïîäóðîâíåé ïðè äîñòà- òî÷íî ñèëüíîì ñïèíîâîì ðàñùåïëåíèè óðîâíåé ýíåðãèè, çíà÷èòåëüíî ðàçíîîáðàçèò ôèçèêó êâàíòî- âûõ ìàãíèòîòðàíñïîðòíûõ ÿâëåíèé, ïðèâîäÿ ê ôîð- ìèðîâàíèþ íîâûõ êîëëåêòèâèçèðîâàííûõ ñîñòîÿ- íèé ýëåêòðîííîé ñèñòåìû (ñì., íàïðèìåð, [2]). Ãå- òåðîñèñòåìà InxGa1–xAs/GaAs, õîòÿ îáû÷íî èìååò êà÷åñòâî õóæå, ÷åì òðàäèöèîííî èññëåäóåìàÿ GaAs/AlxGa1–xAs, èíòåðåñíà äëÿ ôèçèêè ÄÊß èìåííî íàëè÷èåì ñóùåñòâåííî á�ëüøèõ ñïèíîâûõ ðàñùåïëåíèé [3]. Îäíèì èç ýôôåêòèâíûõ èíñòðóìåíòîâ ïðè èçó÷å- íèè ñïåöèôè÷åñêèõ ñâîéñòâ êîíêðåòíîé êâàçèäâó- © Ì.Â. ßêóíèí, Þ.Ã. Àðàïîâ, Â.Í. Íåâåðîâ, Ñ.Ì. Ïîäãîðíûõ, Ã.È. Õàðóñ, Í.Ã. Øåëóøèíèíà, Á.Í. Çâîíêîâ, Å.À. Óñêîâà, 2007 ìåðíîé ñèñòåìû ÿâëÿåòñÿ èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ B\|\|, íàïðàâëåííîé ïà- ðàëëåëüíî ñëîÿì. Òîëüêî â èäåàëüíîì äâóìåðíîì ñëîå òàêîé çàâèñèìîñòè íå äîëæíî áûòü âîîáùå (ïðè òîì, îäíàêî, óñëîâèè, ÷òî èãíîðèðóåòñÿ ñïèí). Ñëåäîâàòåëüíî, íàëè÷èå çàâèñèìîñòè îò B\|\| åñòü ìåðà êâàçèäâóìåðíîñòè, à òàêæå ñïèíîâûõ ðàñùåïëåíèé. Ýêñïåðèìåíò Èññëåäîâàíî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå (ÌÑ) �xx ÄÊß n-InxGa1–xAs/GaAs (x � 0,2) â íàêëîííûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ B(B�,B\|\|) ïðè äåòàëüíîì ñêàíèðî- âàíèè ïëîñêîñòè (B�,B\|\|). Êâàíòîâûå ÿìû InGaAs èìåþò øèðèíó 5 íì, áàðüåð GaAs — 10 íì, ñòðóêòó- ðà �-ëåãèðîâàíà ñèììåòðè÷íî â ïðèëåãàþùèõ ê ÊÄß áàðüåðàõ íà ðàññòîÿíèè 19 íì îò ãåòåðîãðàíèö, èçíà÷àëüíàÿ ïîëíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ 2,3�1015 ì–2. ÈÊ ïîäñâåòêà ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü êîíöåíòðàöèþ ïðèìåðíî â 1,5 ðàçà, ïîâûøåííàÿ êîíöåíòðàöèÿ ñîõðàíÿåòñÿ (â ïðåäåëàõ 0,5%) çà âñå âðåìÿ ýêñïåðèìåíòà — îêîëî 4 ñóòîê. Èçìåðåíèÿ âûïîëíåíû ïðè òåìïåðàòóðå 1,8 Ê ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðåöèçèîííîãî ýëåêòðîííî-óïðàâëÿåìîãî ïðîãðàì- ìèðóåìîãî âðàùàòåëÿ, ïîçâîëÿþùåãî èçìåíÿòü óãîë ñ øàãîì 0,1°. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé äî è ïîñëå ïîä- ñâåòêè ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 1 â âèäå íàáîðà çàâèñè- ìîñòåé �xx(B�) ïðè ôèêñèðîâàííûõ çíà÷åíèÿõ B\|\| = = 0,1...8 Òë, à òàêæå â âèäå ñòåðåîñêîïè÷åñêîé êàð- òèíû çàâèñèìîñòè îò äâóõ ïåðåìåííûõ �xx(B�,B\|\|) — íà ðèñ. 2 (ïîñëå ïîäñâåòêè) è â âèäå êàðòû íà ïëîñêîñòè (B�,B\|\|), ãäå âåëè÷èíû �xx îòîáðàæåíû â âèäå ãðàäàöèé ñåðîãî öâåòà — íà ðèñ. 3 è 4,à. Ýêñ- ïåðèìåíòàëüíî èçìåðÿëèñü çàâèñèìîñòè �xx(�)[B], � — óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ è íîðìàëüþ ê ñëîÿì, ïðè ôèêñèðîâàííûõ çíà÷åíèÿõ ïîëíîãî ïîëÿ B. Äàëåå ïî íàáîðó ïîëó÷åííûõ êðè- âûõ ïóòåì èíòåðïîëÿöèé ñòðîèëàñü ñïëîøíàÿ ïî- âåðõíîñòü �xx(B�,B\|\|), ïðåäñòàâëåííàÿ íà ðèñ. 2–4. Èç ýòîé ïîâåðõíîñòè ìîæíî èçâëå÷ü ñå÷åíèÿ çàâèñè- ìîñòåé �xx îò îäíîé èç êîìïîíåíò B� èëè B\|\| ïðè ôèêñèðîâàííûõ çíà÷åíèÿõ äðóãîé, ÷òî è îòîáðàæå- íî íà ðèñ. 1. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïðîÿâëåíèÿ îñîáåííîñòåé ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà ÄÊß è èõ àíàëèç Ýíåðãåòè÷åñêàÿ äèñïåðñèÿ E(kx,ky) (x è y — íà- ïðàâëåíèÿ â ïëîñêîñòè ñëîåâ) ÄÊß ïðè íàëè÷èè êîìïîíåíòû ìàãíèòíîãî ïîëÿ B\|\| ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîæíóþ êîíôèãóðàöèþ, ñîñòîÿùóþ èç âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè ñ ñå÷åíèåì íà óðîâíå ïîñòîÿííîé ýíåð- ãèè â âèäå ëèíçû (îáùåïðèíÿòîå îáîçíà÷åíèå — Lens) è íàðóæíîé ñ ñå÷åíèÿìè â âèäå çåìëÿíîãî îðåõà (Peanut) èëè äâóõ îêðóæíîñòåé [4,5]. Ïîä äåéñòâèåì êîìïîíåíòû B� ýëåêòðîí ñòðåìèòñÿ öèêëè÷åñêè äâèãàòüñÿ ïî êàæäîé èç óêàçàííûõ òðà- åêòîðèé, ïðè ýòîì, êîãäà îí äâèãàåòñÿ ïî òðàåêòî- ðèè òèïà Peanut, ýëåêòðîí âûíóæäåí ïåðèîäè÷åñêè òóííåëèðîâàòü ìåæäó ñëîÿìè. Â ïîñëåäíåì ñëó÷àå, îäíàêî, õàðàêòåð äâèæåíèÿ âîçìîæåí èíîé: ýëåê- òðîí ìîæåò ñîâåðøàòü ïåðåñêîêè ìåæäó òðàåêòîðèÿ- ìè òèïà Peanut è Lens (èëè ÷åðåç óçêèé ó÷àñòîê òðà- åêòîðèè Peanut â ñëó÷àå, êîãäà óðîâåíü Ôåðìè ïîïàäàåò â ùåëü), òóííåëèðóÿ ñêâîçü ïîòåíöèàëü- íûé áàðüåð ïîðÿäêà âåëè÷èíû òóííåëüíîé ùåëè ÄÊß. Òîãäà îí ôàêòè÷åñêè áóäåò äâèãàòüñÿ ïî êðó- ãîâîé òðàåêòîðèè, îñòàâàÿñü â ïðåäåëàõ îäíîãî ñëîÿ — ýôôåêò ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ [4,5]. Òàêèì îáðàçîì, ìàãíèòíûé ïðîáîé — ýòî òîò ýôôåêò, êîòîðûé ñòðå- ìèòñÿ ïðåâðàòèòü ÄÊß â íàáîð äâóõ îòäåëüíûõ ñëî- åâ. Ðåàëüíî â îáðàçöå èäóò îáà ïðîöåññà — äâèæå- íèå ïî òî÷íûì îðáèòàì è äâèæåíèå ïî êðóãîâûì îðáèòàì â ðåçóëüòàòå ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ — ñ îïðå- äåëåííûì ñîîòíîøåíèåì èõ âåðîÿòíîñòåé. Âåðîÿò- íîñòü ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ âîçðàñòàåò ñ óìåíüøåíèåì òóííåëüíîé ùåëè, ñ óâåëè÷åíèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ñ ðîñòîì áåñïîðÿäêà. Â ïîñëåäíèõ äâóõ ñëó÷àÿõ ýòî ñâÿçàíî ñ ðàçìûòèåì òðàåêòîðèé â k-ïðîñòðàíñòâå â 212 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ì.Â. ßêóíèí è äð. 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0 2 4 6 8 10 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 � = 2� = 3 � = 1.5 B\|\| = 8 Të B = 0\|\| � xx 2 , h /e � x y 2 ,h /e B , Òë à 0 2 4 6 8 10 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 � = 3 � = 1,5 Ïîäñâåòêà B , Òë B\|\| = 8 Të B = 0\|\| � = 3 � xx 2 , h /e á Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòè �xx(B�) ïðè ôèêñèðîâàííûõ çíà÷å- íèÿõ êîìïîíåíòû ïàðàëëåëüíîãî ïîëÿ B\|\| = 0,1,...8 Të. Äî ïîäñâåòêè: íàëîæåíà êðèâàÿ ÊÝÕ �xy(B�) [B\|\| = 0] (a). Àíàëîãè÷íî ïîñëå ïîäñâåòêè. Íà âñòàâêå — ñðàâíå- íèå êðèâûõ äî è ïîñëå ïîäñâåòêè ïðè B\|\| = 0 (á). ñëåäñòâèå ëîêàëèçàöèè ýëåêòðîíà â êîîðäèíàòíîì ïðîñòðàíñòâå ñ ðîñòîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ èëè èç-çà óìåíüøåíèÿ åãî âðåìåíè æèçíè. Äëÿ àíàëèçà íàáëþäàåìûõ îñîáåííîñòåé ìû èñ- õîäèì èç çàêîíà äèñïåðñèè ýëåêòðîíà â ÄÊß â ïðè- ñóòñòâèè ïàðàëëåëüíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ B\|\| = Bx [6] E k k m E Ex y S A 12 2 2 2 2 2, ( ) � � � � � � � � � � � � � 1 2 2 1 2 2 2 � SAS x y B eB d m k g B� � , (1) ãäå Es, Ea — óðîâíè ñèììåòðè÷íîãî è àíòèñèììåò- ðè÷íîãî ñîñòîÿíèé, ôîðìèðóþùèå âåðõíèé è íèæ- íèé êðàÿ òóííåëüíîé ùåëè �SAS, d — ýôôåêòèâíîå ðàññòîÿíèå ìåæäó ñëîÿìè (ïðèìåðíî, ðàññòîÿíèå ìåæäó öåíòðàìè êâàíòîâûõ ÿì), g — ôàêòîð ñïèíî- âîãî ðàñùåïëåíèÿ Ëàíäå, �B — ìàãíåòîí Áîðà, âåðõíèé èíäåêñ «�» ó ýíåðãèè îçíà÷àåò îðèåíòàöèþ ñïèíà, ðàññ÷èòàíû òðàåêòîðèè íà ïëîñêîñòè (B � ,B\|\|), îòâå÷àþùèå òàêèì êîìáèíàöèÿì êîìïîíåíò ïîëÿ, ïðè êîòîðûõ óðîâíè Ëàíäàó ñ N = 0, 1, 2..., ïðè- íàäëåæàùèå êàæäîé èç ÷åòûðåõ ïîâåðõíîñòåé ýíåð- ãåòè÷åñêîé äèñïåðñèè E k kx y12, ( , )� [B\|\|], ïåðåñåêàþò óðîâåíü Ôåðìè. Â òàêîé ñèòóàöèè ðåçîíàíñíî âîç- ðàñòàåò ðàññåÿíèå ýëåêòðîíîâ, è äîëæåí íàáëþäàòü- ñÿ ìàêñèìóì ÌÑ. Ðàñ÷åòû âåëèñü ïî ñëåäóþùåé ñõåìå: — ïðè ôèêñèðîâàííîé âåëè÷èíå ïîëÿ B\|\| èç óðàâ- íåíèÿ (1) ðàññ÷èòûâàþòñÿ âñå ÷åòûðå ïîâåðõíîñòè E k k f k kx y x y12, ( , ) ( , )� � ; — óðîâåíü Ôåðìè EF îòñåêàåò íà êàæäîé èç ïî- âåðõíîñòåé ãîðèçîíòàëüíîå ñå÷åíèå, ïëîùàäü êîòî- ðîé Si = 4�2nsi, ãäå nsi — ïîâåðõíîñòíàÿ êîíöåíòðà- öèÿ ýëåêòðîíîâ, çàïîëíÿþùèõ i-ïîäçîíó (ñïèíîâîå âûðîæäåíèå ñíÿòî); EF íàõîäèòñÿ èç óñëîâèÿ n E nsi F s i ( ) ,� � � 1 4 ns — ïîëíàÿ ïîâåðõíîñòíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðî- íîâ â ÄÊß, îïðåäåëÿåìàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî ïî ïî- ëîæåíèþ ìèíèìóìà � = 2 íà çàâèñèìîñòè �xx(B� ); — çíàÿ EF, ïîëó÷àåì ïëîùàäè ñå÷åíèé âñåõ ÷å- òûðåõ ïîâåðõíîñòåé Si(EF); — ñ÷èòàåì, ÷òî óðîâåíü Ëàíäàó i-ïîâåðõíîñòè ïå- ðåñåêàåò óðîâåíü Ôåðìè, êîãäà âûïîëíÿåòñÿ óñëî- âèå êâàçèêëàññè÷åñêîãî êâàíòîâàíèÿ: S E eB h Ni F Ni( ) ( ), 4 2� �� (2) ãäå N = 0,1,2... — íîìåð óðîâíÿ Ëàíäàó, � — íåêèé ïàðàìåòð â èíòåðâàëå îò 0 äî 1 [7] (äëÿ ñîãëàñîâà- íèÿ ñ êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè: � = 1/2). Çíàÿ, ïðè êàêîì B\|\| ïîëó÷åí ðåçóëüòàò, ïîëó÷àåì òî÷êó íà ïëîñêîñòè (B � ,B\|\|), îòâå÷àþùóþ ïåðåñå÷å- íèþ óðîâíÿ Ôåðìè óðîâíåì Ëàíäàó N i-ïîâåðõíî- ñòè. Äàëåå, âàðüèðóÿ B\|\|, ïîëó÷èì ñîîòâåòñòâóþùóþ òðàåêòîðèþ: B\|\|Ni = f(B � ). Äàííûå êâàçèêëàññè÷åñêèå ðàñ÷åòû äàþò îùóòè- ìûå ïîãðåøíîñòè ïîëîæåíèÿ ðàññ÷èòàííûõ òðàåêòî- ðèé â îáëàñòè ìàëûõ êâàíòîâûõ íîìåðîâ [8], íî, ïî êðàéíåé ìåðå, ïîçâîëÿþò îöåíèòü âèä ýòèõ òðàåêòî- ðèé è èõ âçàèìíîå ïîëîæåíèå. Ôîðìà ïîëó÷åííûõ òðàåêòîðèé íåñêîëüêî ïðîùå, ÷åì â ðåçóëüòàòàõ àíàëîãè÷íûõ ðàñ÷åòîâ äëÿ ÄÊß GaAs/AlGaAs [4], ïîñêîëüêó ìû ðàññìàòðèâàëè íåïîñðåäñòâåííî êâà- çèêëàññè÷åñêîå êâàíòîâàíèå èçîýíåðãåòè÷åñêèõ ñå- ÷åíèé â ïëîñêîñòè (kx,ky), à íå ââîäèëè åãî ÷åðåç êâàíòîâàíèå ýíåðãèè â íåïàðàáîëè÷íîì çàêîíå ýíåð- Êâàíòîâûé ìàãíèòîòðàíñïîðò â äâîéíîé êâàíòîâîé ÿìå n-In x Ga1–x As/GaAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 213 á Ðèñ. 2. Îáúåìíàÿ êàðòèíà çàâèñèìîñòè ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèÿ îò äâóõ êîìïîíåíò ïîëÿ �xx(B�,B\|\|): äî ïîä- ñâåòêè (a); ïîñëå ïîäñâåòêè (á). ãåòè÷åñêîé äèñïåðñèè, ãäå îêàçàëèñü (íåêîððåêòíî) óñèëåíû ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñî ñòðåìëåíèåì ê áåñ- êîíå÷íîñòè ýôôåêòèâíîé ìàññû â ñåäëîâîé òî÷êå E(kx,ky). Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3 (äî ïîäñâåòêè) è ðèñ. 4 (ïîñëå ïîäñâåòêè) â âèäå ëèíèé, íàëîæåííûõ íà êàðòó ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ. Òðàåêòîðèè (B�,B\|\|) äëÿ âíóòðåííåé ïîâåðõíîñòè (Lens) åñòü ñåìåéñòâî ñïàäàþùèõ ëèíèé, à äëÿ íàðóæíîé (Peanut) — âîçðàñòàþùèõ. Íà ðèñ. 3 è 4 ïðèâåäåíû òàêæå òðàåêòîðèè äëÿ ìàãíèòíîãî ïðî- áîÿ (MB), ôîðìà êîòîðûõ (íî íå àáñîëþòíûå ïîëî- æåíèÿ îòíîñèòåëüíî îñè B�) ðàññ÷èòàíà, èñõîäÿ èç èçìåíåíèé ðàäèóñà ýôôåêòèâíîé êðóãîâîé òðàåêòî- ðèè äëÿ êàæäîé èç îðèåíòàöèé ñïèíà ñ ðîñòîì B\|\|. Äëÿ îïèñàíèÿ ñïèíîâûõ ðàñùåïëåíèé çàêëàäûâà- ëàñü âåëè÷èíà ôàêòîðà Ëàíäå \|g\| = 3 (ñì. îáîñíîâà- íèå íèæå). Íà ðèñ. 1,à ïðèâåäåíà êðèâàÿ êâàíòîâîãî ýôôåê- òà Õîëëà (ÊÝÕ) �xy(B�) [B\|\| = 0] (äëÿ íåîñâåùåííî- ãî îáðàçöà), èç êîòîðîé îïðåäåëÿåòñÿ ôèçè÷åñêè îñìûñëåííàÿ èíäèêàöèÿ ïèêîâ ÌÑ: ïèê â ìàêñè- ìàëüíîì ïîëå (�7 Òë) íàõîäèòñÿ ìåæäó ïëîùàäêà- ìè ÊÝÕ ïðè �xy = h/e2 è �xy = h/2e2, ò.å. ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè äëÿ ôàêòîðà çàïîëíåíèÿ � = 1 è � = 2, ïîòîìó ïèêó ïðèñâàèâàåòñÿ îáîçíà÷åíèå � = 1,5. Ñëåäóþùèé ïèê ðàñïîëîæåí ìåæäó ñîñòîÿíèÿìè ÊÝÕ � = 2 è � = 4, òàê êàê ñîñòîÿíèå � = 3 íå ðàçðå- øåíî èç-çà ìàëîñòè ñïèíîâîãî ðàñùåïëåíèÿ óðîâíÿ Ëàíäàó N = 1, è îíî äîëæíî áûëî áû ôîðìèðîâàòü- ñÿ ïðèìåðíî â ìåñòå ðàñïîëîæåíèÿ äàííîãî ïèêà, ïîòîìó ýòîìó ïèêó ïðèñâàèâàåòñÿ èíäåêñ � = 3. Àíàëîãè÷íî îñòàëüíûå ïèêè â ìåíüøèõ ïîëÿõ èìå- þò íå÷åòíûå èíäåêñû � = 5, 7, 9,... Âûäåëèì îñíîâíûå îñîáåííîñòè íà çàâèñèìîñòè �xx(B�,B\|\|). Ïèê � = 1,5 ñ ðîñòîì ïàðàëëåëüíîé êîì- ïîíåíòû ïîëÿ ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåò ñâîåé àìïëè- òóäû è ôîðìû, òîëüêî íåìíîãî ñìåùàåòñÿ â ñëàáûå ïîëÿ: ðèñ. 1,à, 2,à è 3. Ïîñëåäíåå ïðîòèâîðå÷èò íà- øèì ðàñ÷åòàì äëÿ òàåêòîðèé òèïà Peanut èëè Lens, òàê êàê â ýòèõ ñëó÷àÿõ îí äîëæåí áûë áû îùóòèìî ñìåùàòüñÿ â á�ëüøèå èëè ìåíüøèå ïîëÿ ñîîòâåòñò- âåííî. Ïîýòîìó îñòàåòñÿ òîëüêî ñâÿçàòü åãî ñ ìàã- íèòíûì ïðîáîåì, ïîñêîëüêó ïëîùàäü ñîîòâåòñòâóþ- ùåé êðóãîâîé òðàåêòîðèè â ýòîì ñëó÷àå, åñëè è çàâèñèò îò B\|\|, òî î÷åíü ñëàáî. Ïèê � = 3, â îòëè÷èå îò ïèêà � = 1,5, ñ ðîñòîì B\|\| îùóòèìî çàòóõàåò è óøèðÿåòñÿ, ïðè ýòîì ñìåùàåòñÿ â á�ëüøèå ïîëÿ. Ýòè ðàçëè÷èÿ â ïîâåäåíèè ïèêîâ ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî ïèê � = 1,5 ôîðìèðóåòñÿ åäèíñòâåííûì ñïèíîâûì ïîäóðîâíåì Ëàíäàó N = 0�, ñëàáîå åãî ñìåùåíèå â ìåíüøèå B� ñ ðîñòîì B\|\| ñâÿ- çàíî ñ óâåëè÷åíèåì ñïèíîâîãî ðàñùåïëåíèÿ ñ ðîñ- òîì ïîëíîãî ïîëÿ, òîãäà êàê ïèê � = 3 ôîðìèðóåòñÿ îáîèìè ñïèíîâûìè ïîäóðîâíÿìè (ñîñòîÿíèå � = 3 äëÿ ñïèíîâîãî ðàñùåïëåíèÿ íå ðàçðåøåíî), è áîëåå 214 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ì.Â. ßêóíèí è äð. Ðèñ. 4. Àíàëîãè÷íî ðèñ. 3, íî ïîñëå ïîäñâåòêè (a). Òî æå äëÿ âòîðîé ïðîèçâîäíîé — � � ��2 2 xx � , ÷òîáû âûäå- ëèòü ñïèíîâîå ðàñùåïëåíèå ïèêà (MB N = 1) (á). Ðèñ. 3. Äàííûå ðèñ. 2,a â ãðàäàöèÿõ ñåðîãî öâåòà: ñâåò- ëûå îáëàñòè ñîîòâåòñòâóþò áîëüøèì âåëè÷èíàì �xx, òåì- íûå — ìåíüøèì. Ëèíèè — ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ äëÿ äâóõ îðèåíòàöèé ñïèíà: Peanut — äëÿ íàðóæíîé ïî- âåðõíîñòè E(kx,ky) (øòðèõîâûå), Lens — äëÿ âíóòðåí- íåé, MB — äëÿ ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ ìåæäó äâóìÿ ïðåäû- äóùèìè òèïàìè òðàåêòîðèé. òîãî, ïðè ìàëûõ B\|\| ñâÿçàí ñ äâóìÿ óðîâíÿìè Ëàí- äàó, ïðèíàäëåæàùèìè ðàçíûì òèïàì òðàåêòîðèé — Peanut è Lens. Ïîâåäåíèå ïèêà � = 3 ëåã÷å àíàëèçèðîâàòü â ñî- ñòîÿíèè îáðàçöà ïîñëå îñâåùåíèÿ, ïîñêîëüêó ïðè ýòîì âîçðîñëà ïîäâèæíîñòü, à âñå îñîáåííîñòè ñìå- ñòèëèñü â á�ëüøèå ìàãíèòíûå ïîëÿ: ðèñ. 1,á. Â ýòîì ñîñòîÿíèè ïèê � = 3 ñèëüíî óøèðåí óæå ïðè B\|\| = 0, ñ ðîñòîì B\|\| îí, êàê è â èçíà÷àëüíîì íåîñâåùåííîì ñî- ñòîÿíèè, ñìåùàåòñÿ â áîëüøèå B�, íî ïðè ýòîì áûñòðî ñóæàåòñÿ, à â áîëüøèõ ïîëÿõ B\|\| — ðàñùåï- ëÿåòñÿ. Äàííîå ïîâåäåíèå îñîáåííî ÿðêî âèäíî â ñòåðåîñêîïè÷åñêîì ïðåäñòàâëåíèè — ðèñ. 2,á, è â âèäå êàðòû — ðèñ. 4. Êàê ñëåäóåò èç íàøèõ ðàñ÷å- òîâ, äëÿ òîãî ÷òîáû îáúÿñíèòü èçíà÷àëüíî óøèðåí- íîå ñîñòîÿíèå ïèêà � = 3 ñ ïîìîùüþ òîëüêî ñïèíîâî- ãî ðàñùåïëåíèÿ êàêîãî-ëèáî îäíîãî óðîâíÿ Ëàíäàó, ïîíàäîáèòñÿ âåëè÷èíà g-ôàêòîðà, ïðèìåðíî â 5 ðàç áîëüøå, ÷åì \|g\| = 3: ñì. íèæíþþ ÷àñòü ðèñ. 3 ïðè B\|\| � 0. Íî ãëàâíîå, ÷òî ïðè ýòîì íåïîíÿòíûì îñòà- åòñÿ ïîâåäåíèå ýòîãî ïèêà ñ ðîñòîì B\|\|: ðåçêîå ïàäå- íèå åãî àìïëèòóäû ñ áûñòðûì âûõîäîì íà íàñûùå- íèå è áûñòðîå æå ñóæåíèå, à òàêæå ïîñëåäóþùåå ðàñùåïëåíèå ïðè á�ëüøèõ âåëè÷èíàõ B\|\|. Áîëåå ïîíÿòíîå îáúÿñíåíèå — ïðè B\|\| = 0 ïèê � = 3 îáóñëîâëåí íàëîæåíèåì òðàåêòîðèé ðàçíîãî òèïà — Lens è Peanut, ò.å. â ÷èñòî ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïîëå óðîâåíü Ôåðìè ïðè áëèçêèõ âåëè÷èíàõ ïîëÿ ïåðå- ñåêàåòñÿ ðàçíûìè óðîâíÿìè Ëàíäàó (ïðèíàäëåæà- ùèìè ðàçíûì ïîâåðõíîñòÿì E(kx,ky) — âíóòðåííåé è âíåøíåé), ÷òî ïðèâîäèò ê áîëåå ñèëüíîìó ðàññåÿ- íèþ è, ñîîòâåòñòâåííî, áîëüøåé âåëè÷èíå ñîîòâåòñò- âóþùåãî ïèêà. Ñ ðîñòîì B\|\| òðàåêòîðèè òèïà Lens è Peanut ðàñõîäÿòñÿ â ðàçíûå ñòîðîíû (ðèñ. 4,a) è äàííûé ïèê ðåçêî çàòóõàåò. Ðåøàþùèì àðãóìåíòîì â ïîëüçó òàêîé ìîäåëè ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ëîêàëüíûõ ìàêñèìóìîâ íà õðåáòàõ, ôîðìèðóþùèõñÿ èç ïèêîâ çàâèñèìîñòåé �xx(B�, B\|\| = 0), � = 5, 7, 9,... ïðè óâå- ëè÷åíèè êîìïîíåíòû B\|\|: ðèñ. 2,á è 4,a. Êàê âèäíî íà ðèñ. 4,a, ïîëîæåíèÿ ýòèõ ëîêàëüíûõ ìàêñèìóìîâ õîðîøî ëîæàòñÿ íà òðàåêòîðèþ Lens (N = 0). Òàêèì îáðàçîì, ïèê � = 3 ñ ðîñòîì B\|\| ôàêòè÷åñêè ðàñùåï- ëÿåòñÿ íà äâà ïèêà (äàæå áåç ó÷åòà ñïèíîâûõ ðàñùå- ïëåíèé), êîòîðûå ñëåäóþò ïî òðàåêòîðèÿì òèïà Lens è Peanut. Ïðè òîì â îáëàñòè áîëüøèõ B\|\| ýâî- ëþöèÿ ýòîãî ïèêà íå îïðåäåëÿåòñÿ öåëèêîì òîëüêî íàëè÷èåì òðàåêòîðèè Peanut, ïîñêîëüêó òîãäà ýòîò ïèê äîëæåí áûë áû çíà÷èòåëüíî ñìåùàòüñÿ â áîëü- øèå B�, íî îïðåäåëÿåòñÿ èíòåðôåðåíöèåé ýòîé òðà- åêòîðèè ñ òðàåêòîðèåé äëÿ ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ. Ïî÷- òè âåðòèêàëüíîå ðàñïîëîæåíèå ïðîåêöèè õðåáòà �xx(B�, B\|\|) íà ïëîñêîñòè (B�, B\|\|) äëÿ äàííîãî ïèêà â îáëàñòè áîëüøèõ B\|\| óêàçûâàåò íà ïðåîáëàäàþùóþ âåðîÿòíîñòü ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ. Óêàçàííûé õðåáåò íà çàâèñèìîñòè �xx(B�, B\|\|) â îáëàñòè ñàìûõ áîëüøèõ B\|\| ðàñùåïëÿåòñÿ, è èìåííî ýòî ðàñùåïëåíèå â äàííîì ñëó÷àå ñâÿçàíî ñ ðàñùåï- ëåíèåì ïî ñïèíó. ×òîáû ëó÷øå îòîáðàçèòü íàëè÷èå äàííîãî ðàñùåïëåíèÿ è åãî âåëè÷èíó, íà ðèñ. 4,á ïî- ñòðîåíà êàðòà çàâèñèìîñòè âòîðîé ïðîèçâîäíîé — �2�xx/��2 = f (B�, B\|\|). Âèäíî, ÷òî äâà îòùåïèâøèõ- ñÿ ïèêà õîðîøî óêëàäûâàþòñÿ íà òðàåêòîðèè äëÿ ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ (MB, N = 1) è äâóõ îðèåíòàöèé ñïèíà, ðàññ÷èòàííûõ äëÿ \|g\| = 3. Äàííàÿ âåëè÷èíà g-ôàêòîðà íåñêîëüêî áîëüøå, ÷åì îæèäàåìàÿ äëÿ îáúåìíîãî ìàòåðèàëà In0,2Ga0,8As: \|g\| � 1,2, êîòîðàÿ ïîëó÷àåòñÿ èç ôîðìóëû [9]: g/g0 = 1 – 1/3 P2 [1/E0 – 1/(E0 + �0)] (3) ïðè ëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè âåëè÷èí ýíåðãåòè÷å- ñêèõ çàçîðîâ E0 (çàïðåùåííàÿ çîíà) è �0 (ñïèí-îð- áèòàëüíîå ðàñùåïëåíèå âàëåíòíîé çîíû) ìåæäó âå- ëè÷èíàìè äëÿ ÷èñòûõ ìàòåðèàëîâ InAs è GaAs, P — ìàòðè÷íûé ýëåìåíò âçàèìîäåéñòâèÿ çîíû ïðî- âîäèìîñòè ñ âàëåíòíîé çîíîé. Óâåëè÷åíèå âåëè÷è- íû g-ôàêòîðà ìîæíî ñâÿçàòü ñ ïðîÿâëåíèåì îáìåí- íî-êîððåëÿöèîííûõ âçàèìîäåéñòâèé (ñì., íàïðèìåð, [10] è ññûëêè â íåé). Çàêëþ÷åíèå Ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîêàçàíî, ÷òî ãåòåðîñèñòåìà n-GaAs/AlGaAs íå ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííî âîçìîæ- íîé ñèñòåìîé äëÿ ñîçäàíèÿ äâîéíîé êâàíòîâîé ÿìû ñ ïðèñóùèì åé õàðàêòåðíûì ýíåðãåòè÷åñêèì ñïåê- òðîì. Â èññëåäîâàííîé íàìè ÄÊß â ãåòåðîñèñòåìå n-InxGa1–xAs/GaAs íàáëþäàëèñü îñîáåííîñòè ìàã- íèòîñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðûå ìîãóò áûòü îáúÿñíåíû òîëüêî ñïåöèôèêîé ÄÊß, èç íèõ ñàìàÿ ÿðêàÿ — íà- ëè÷èå ñîñòàâëÿþùåé â ðåëüåôå ìàãíèòîñîïðîòèâëå- íèÿ êàê ôóíêöèè äâóõ ïåðåìåííûõ �xx(B�, B\|\|), ïðîåêöèÿ êîòîðîé íà ïëîñêîñòü (B�, B\|\|) îáðàçóåò ñïàäàþùóþ òðàåêòîðèþ çàâèñèìîñòè B\|\| = f(B�). Òà- êàÿ òðàåêòîðèÿ íå ìîæåò áûòü ðåàëèçîâàíà â êâàí- òîâîé ÿìå ñ õàðàêòåðíîé äëÿ èññëåäóåìîãî îáðàçöà øèðèíîé, åñëè áàðüåð ïî êàêèì-ëèáî ïðè÷èíàì îò- ñóòñòâóåò (ðàçìûò, ìàëîé âûñîòû è ò.ï.). Íàëè÷èå ýôôåêòà ìàãíèòíîãî ïðîáîÿ òàêæå íå ïîäàâëÿåò öåëèêîì õàðàêòåðíûå îñîáåííîñòè ÄÊß, õîòÿ ñ ðîñ- òîì ïîëíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ âêëàä ìàãíèòíîãî ïðî- áîÿ â íàáëþäàåìóþ êàðòèíó ÌÑ ñóùåñòâåííî óñè- ëèâàåòñÿ. Â ñâîþ î÷åðåäü, èìåííî íà ïèêàõ ÌÑ, îáóñëîâëåííûõ ìàãíèòíûì ïðîáîåì, íàáëþäàåòñÿ ñïèíîâîå ðàñùåïëåíèå, îòêóäà èçâëå÷åíà âåëè÷èíà ôàêòîðà Ëàíäå \|g\| = 3, êîòîðàÿ áîëüøå îæèäàåìîé äëÿ îáúåìíîãî ìàòåðèàëà InxGa1–xAs (x � 0,2) âå- ëè÷èíû \|g\| � 1,2. Ïîñëåäíåå óêàçûâàåò íà îáúåì- íî-êîððåëÿöèîííîå óñèëåíèå ñïèíîâîãî ðàñùåïëåíèÿ. Êâàíòîâûé ìàãíèòîòðàíñïîðò â äâîéíîé êâàíòîâîé ÿìå n-In x Ga1–x As/GaAs Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 215 Ñïèíîâûå ðàñùåïëåíèÿ íå ïðîÿâëÿëèñü ñòîëü ÿâíî â àíàëîãè÷íûõ èññëåäîâàíèÿõ ÄÊß â ãåòåðîñè- ñòåìå GaAs/AlGaAs [4,5]. Ðàáîòà ïîääåðæèâàåòñÿ ÐÔÔÈ, ïðîåêòû 05-02-16206, 04-02-16614. 1. S. Girvin and A.H. MacDonald, Perspectives in Quan- tum Hall Effect, Ch. 5, S. Das Sarma and A. Pinczuk (eds.), Wiley, New York (1997). 2. E.V. Deviatov, V.T. Dolgopolov, A. W�rtz et al. Phys. Rev. B72, 041305 (2005); L. Zheng, R.J. Radtke, and S. Das Sarma, Phys. Rev. Lett. 78, 2453 (1997). 3. M.V. Yakunin, G.A. Alshanskii, Yu.G. Arapov, G.I. Harus, V.N. Neverov, N.G. Shelushinina, B.N. Zvon- kov, E.A. Uskova, L. Ponomarenko, and A. de Visser, Proc. 27th Internat. Conf. Physics Semiconductors, Flagstaff, USA (2004): AIP Conference Proceedings, N.Y. (2005), vol. 772, p. 1003; Ì.Â. ßêóíèí, Ã.À. Àëüøàíñêèé, Þ.Ã. Àðàïîâ, Â.Í. Íåâåðîâ, Ã.È. Õà- ðóñ, Í.Ã. Øåëóøèíèíà, Á.Í. Çâîíêîâ, Å.À. Óñêîâà, À. äå Âèññåð, Ë. Ïîíîìàðåíêî, ÔÒÏ 39, 118 (2005). 4. N.E. Harff, J.A. Simmons, S.K. Lyo, J.F. 0Klem, G.S. Boebinger, L.N. Pfeiffer, and K.W. West, Phys. Rev. B55, 13405 (1997). 5. I.S. Millard, N.K. Patel, C.L. Foden, M.Y. Simmons, D.A. Ritchie, G.A.C. Jones, and M. Pepper, Phys. Rev. B55, 13401 (1997). 6. G.S. Boebinger, A. Passner, L.N. Pfeifer, and K. W. West, Phys. Rev. B43, 12673 (1991). 7. ×. Êèòòåëü, Ââåäåíèå â ôèçèêó òâåðäîãî òåëà, Íàó- êà, Ìîñêâà (1978). 8. J. Hu and A.H. MacDonald, Phys. Rev. B46, 12554 (1997). 9. L.M. Roth, B. Lax, and S. Zwerdling, Phys. Rev. 114, 90 (1959). 10. D.R. Leadley, R.J. Nicholas, J.J. Harris, and C.T. Foxon, Phys. Rev. B58, 13036 (1998). Quantum magnetotransport in a n-InxGa1–xAs/GaAs double quantum well at tilted magnetic fields M.V. Yakunin, Yu.G. Arapov, V.N. Neverov, S.M. Podgornyh, G.I. Harus, N.G. Shelushinina, B.N. Zvonkov, and Å.À. Uskova Peculiarities due to a complicated double quantum well (DQW) energy spectrum are re- vealed from the precise scan of the (B�,B\|\|) plane between the magnetic field components perpendicular and parallel to the layers of the n-InxGa1–xAs/GaAs (x � 0.2) DQW while mea- suring its longitudinal magnetoresistivity. These peculiarities interfere with the structures con- nected with the magnetic breakdown. The exper- imental results are presented as gray-scale maps on the (B�,B\|\|) plane, where the peculiarities form different trajectories, that can be described semi-quantitatively by using the quasi-classical calculations of the DQW energy spectrum quantization under a perpendicular field compo- nent. The peaks due to the magnetic breakdown are relatively enhanced with increasing the total field. These are spin—split at the highest paral- lel fields yielding the effective Lande g-factor value \|g\| � 3. PACS: 73.50.Jt Galvanomagnetic and other magnetotransport effects; 73.20.–r Electron states at surfaces and interfaces. Keywords: double quantum well, quantum Hall effect, tilted magnetic fields, g-factor. 216 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 2/3 Ì.Â. ßêóíèí è äð.

Квантовый магнитотранспорт в двойной квантовой яме n-InxGa₁₋xAs/GaAs в наклонных магнитных полях

Institution

Similar Items