WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При этом при переходе от случая магнитного поля, Рис. 3. Зависимость энергий Em пяти нижних состояний элекперпендикулярного слоям ( = 0), к случаю магнитного трона, формирующих при = 90 первую подзону, от угла наполя, параллельного слоям ( = 90), уровни Ландау клона магнитного поля для квантовой ямы GaAs / Al03Ga0.7As каждой подзоны переходят в состояния подзоны с тем шириной 25 нм при B = 15 Т, F = 0. Сплошными и пунктирже номером.

ными линиями показаны зависимости, рассчитанные соответК довольно интересным результатам приводит детальственно с учетом и без учета вклада магнитного поля (10), ный анализ поведения уровней, формирующих первую смешивающего движение в плоскости слоев и вдоль оси роста подзону, при углах, близких к 90. структуры.

Казалось бы, из-за того, что в данном случае параллельная слоям компонента магнитного поля меняется слабо (B = B · sin ), а перпендикулярная — сильно (B = B · cos ), поведение уровней с изменением угла должно было бы преимущественно определяться перпендикулярной компонентой магнитного поля. При этом должен был бы формироваться веер сходящихся уровней Ландау с энергией, определяемой перпендикулярной компонентой магнитного поля, и расстоянием между соседними уровнями, близкими к = eB/mwc.

Это было бы так, если бы отсутствовало обусловленное магнитным полем смешивание движения в плоскости слоев и вдоль оси роста структуры (отсутствовал бы mag,mix член Hef f в гамильтониане).

На рис. 3 приведены зависимости первых пяти уровней Ландау первой подзоны для квантовой ямы шириРис. 4. Зависимость энергий Em пяти нижних состояний элекной 25 нм в диапазоне углов = 80-90. Пунктирнытрона, формирующих при = 90 первую подзону, от угла нами линиями показаны уровни, рассчитанные без учета клона магнитного поля для квантовой ямы GaAs / Al03Ga0.7As mag,mix смешивающего вклада магнитного поля Hef f. Они, шириной 6 нм при B = 15 Т, F = 0. Прямоугольниками показадействительно, образуют систему практически эквидины соответствующие значения, рассчитанные без учета вклада стантных уровней Ландау, расстояние между которы- магнитного поля (10), смешивающего движение в плоскости ми определяется главным образом перпендикулярной слоев и вдоль оси роста структуры.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Спектр электрона в квантовой яме в сильных наклонном магнитном и поперечном... =1 =Номер Em(En ), мэВ без учета вклада Em(En ), мэВ с учетом вклада Порядковый уровня магнитного поля, смешивающего магнитного поля, смешивающего номер Ландау движения в плоскости слоев движения в плоскости слоев уровня, m в подзоне, n и вдоль оси роста и вдоль оси роста 1 0 14.53 14.2 1 16.78 15.3 2 19.03 16.4 3 21.28 17.5 4 23.53 18.............

9 8 32.55 24.10 9 34.81 25.Важно отметить, что обнаруженный эффект имеет электрического поля напряженностью F = 2 · 104 В/ см место в ситуации, когда энергии размерного квантования приведены на рис. 5. Видно, что электрическое поле и энергия Ландау близки по величине. Для сравнения на существенно изменяет характер эволюции энергетичерис. 4 приведена аналогичная зависимость для квантовой ского спектра в наклонном магнитном поле. Изменяются ямы шириной 6 нм, для которой энергия размерного как значения энергий уровней по величине, так и, как квантования существенно превышает энергию Ландау в видно из сравнения рис. 1 и 5, характер взаимодействия рассматриваемом диапазоне полей. В этом случае влиmag,mix яние вклада Hef f мало и наблюдается „правильное“ поведение уровней Ландау.

Указанный эффект аномального поведения уровней Ландау является достаточно сильным и должен легко наблюдаться в спектрах циклотронного резонанса. Однако таких данных в рассматриваемом дипазаоне ориентаций магнитного поля найти в литературе не удалось.

Рис. 5. Зависимость энергий Em, локализованных в яме состояний электрона, от угла наклона магнитного поля к оси роста структуры в электрическом поле F = 2 · 104 В/ см.

Расчет выполнен для квантовой ямы GaAs / Al0.3Ga0.7As шириной 25 нм при B = 15 Т. Кружками выделен ряд случаев пересечения уровней Ландау первой и второй подзоны. 1 — (1,2) / (2,0); 2 — (1,3) / (2,0); 3 — (1,3) / (2,1);

4 — (1,4) / (2,1); 5 — (1,4) / (2,2); 6 — (1,5) / (2,2).

Перейдем теперь к влиянию поперечного электричеРис. 6. Волновые функции электрона для состояния с ского поля на спектр локализованных в яме состояний.

порядковым номером m = 8 при = 45. a — F = 0, Соответствующие зависимости энергий уровней от ори- b — F = 2 · 104 В / см. Расчет выполнен для квантовой ямы ентации магнитного поля в присутствии поперечного GaAs / Al0.3Ga0.7As шириной 25 нм при B = 15 Т.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 602 М.П. Теленков, Ю.А. Митягин уровней. Причиной этого является то, что электриче- Spectrum of electron in quantum well ское поле нарушает симметрию компонент волновых in strong tilted magnetic and transverse функций в состояниях Ландау, отвечающих движению electric fields вдоль оси роста структуры. Это приводит к тому, что те M.P. Telenkov, Yu.A. Mityagin матричные элементы (10), которые были равны нулю без электрического поля из-за симметрии волновых P.N. Lebedev Physical Institute, функций подзон по z, становятся отличными от нуля, что Russian Academy of Sciences, приводит к изменению степени взаимодействия между 119991 Moscow, Russia уровнями.

Поскольку в наклонном магнитном поле переменные

Abstract

The investigation of energies and wave functions of в уравнении Шредингера не разделяются и движение в localized states of an electron in a quantum well in a strong плоскости слоев и вдоль оси роста являются взаимосвяmagnetic field arbitrary directed with respect to the layers as well занными, электрическое поле влияет как на движение as in a strong transverse electric field was carried out. The situation вдоль оси роста, т. е. собственно в направлении F, так и when subband energies are close to Landau one was considered.

на движение в плоскости слоев, т. е. перпендикулярно F.

A character of evolution of the spectrum with the magnetic field Сказанное наиболее хорошо видно на примере волноangle variation in the whole angle range was investigated.

вых функций, которые показаны на рис. 6. Видно, что электрическое поле сильно меняет характер поведения волновой функции как вдоль оси z, так и вдоль оси y.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 03-02-16663).

Список литературы [1] S. ivanovi, V. Milanovi, Z. Ikoni. Phys. Rev. B, 52, (1995).

[2] B. Mitrovi, V. Milanovi, Z. Ikoni. Semicond. Sci. Technol., 6, 93 (1991).

[3] L. Brey, G. Platero, Tejedor. Phys. Rev. B, 38, 9649 (1988).

[4] M. Shayegam, T. Sajoto, J. Jo, M. Santos, H.D. Drew. Phys.

Rev. B, 40, 3476 (1989).

[5] F. Stern. Phys. Rev. B, 5, 4891 (1972).

[6] M.K. Bose, C. Majumdar, A.B. Maity, A.N. Chakravarty. Phys.

Status. Solidi, 54, 437 (1982).

[7] T. Chakraborty, B. Pietilineu. Phys. Rev. B, 39, 7971 (1989).

[8] M.A. Brummel, M.A. Hopkins, R.J. Nicholast, J.C. Portal, K.Y. Cheng, A.Y. Cho. J. Phys. C, 19, L107 (1986).

[9] T.M. Fromhold, P.B. Wilkinson, F.W. Sheard, L. Eaves, J. Miao, G. Edwards. Phys. Rev. Lett., 75, 1142 (1995).

[10] D.M. Mitrinovi, V. Milanovi, Z. Ikoni. Phys. Rev. B, 54, 7666 (1996).

[11] M. Bayer, A.A. Dremin, V.D. Kulakovskii, A. Forchel, F. Faller, P.A. Knipp, T.L. Reinecke. Phys. Rev. B, 52, 14 728 (1995).

[12] T.M. Fromhold, P.B. Wilkinson, R.K. Hayden, L. Eaves, F.W. Sheard, N. Miura, M. Henini. Phys. Rev. B, 65, 155312-(1995).

[13] I.P. Hamilton, J.C. Light. Chem. Phys., 84, 306 (1986).

[14] M. Bayer, A. Schmidt, A. Forchel, F. Faller, T.L. Reinecke, P.A. Knipp, A.A. Dremin, V.D. Kulakovskii. Phys. Rev. Lett., 74, 3439 (1995).

[15] G. Bastard. Wave mechanics applied to semiconductor heterostructures (Les Editions de Physique, Les Ulis, 1998).

[16] U. Bockelmann, G. Bastard. Phys. Rev. B, 45, 1700 (1992).

[17] F. Stern, W.E. Howard. Phys. Rev., 163, 816 (1967).

Редактор Л.В. Беляков Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.