WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

При температуре 1.5 K в режиме квантового эффекта Холла уже все электроны локализованы как в интер- Ясно, что ВЧ прыжковая проводимость должна завифейсном слое, так и в барьере, и прыжковая про- сеть от количества пар, на которых локализован один электрон. Если все примесные уровни заняты электроводимость становится основным механизмом. Сильное нами или полностью опустошены, то прыжковая провоизменение величины ВЧ проводимости при внешних димость должна быть равна нулю. Таким образом, ВЧ воздействиях (в магнитных полях, соответствующих середине холловского плато) подтверждает предполо- прыжковая проводимость максимальна при некотором промежуточном заполнении уровней. Поэтому уменьшежение [4], что прыжковая проводимость интерфейсного ние прыжковой проводимости при облучении образца слоя шунтируется прыжковой проводимостью по слою Al0.3Ga0.7As, легированному Si. или при разной скорости охлаждения легко объяснить Вопрос о механизме прыжковой ВЧ проводимости по изменением заполнения локализованных электронных локализованным состояниям в барьере Al0.3Ga0.7As Si состояний, т. е. числа пар, участвующих в ВЧ прыжковой до конца не ясен. Согласно работе [19], ВЧ прыж- проводимости.

ковая проводимость может осуществляться прыжками На рис. 8 представлены все результаты, полученные на пары электронов как целого. Однако, по-видимому, ве- образце с ns 1.5 · 1011 см-2 при разных температурах роятность такого процесса невелика. Одноэлектронные закалки T0 (темные значки) и после облучения медленно Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Роль слоев Al0.3Ga0.7As, легированных Si, в высокочастотной проводимости гетероструктур... охлажденного образца (светлые значки), построенные в координатах 1,2(ns). Из рисунка видно, что значения 1 (большие значки) и 2 (маленькие значки), хотя и с большим разбросом, представляются „универсальными“ кривыми 1 и 1a соответственно (кривые проведены от руки). При другом способе охлаждения, когда образец перед заливкой гелия в течение суток находился при T = 77 K, соответствующие данные представляются кривыми 2 и 2a. Разброс точек показывает, что процессы заполнения электронами примесных уровней и двумерного интерфейсного канала происходят неким случайным образом, и, таким образом, образец помнит свою „историю“. Этот результат согласуется с утверждениями, высказанными в работах [15,16]. Вставка на рис. 8 сопоставляет изменения 1 и 2 с изменениями ns при облучении образца короткими порциями ИК излучения. Видно, что изменениям ns в диапазоне (1.5-1.8) · 1011 см-2 соответствует уменьшение 1 Рис. 10. Зависимости lg F1 и lg F2 от числа заполнения вблизи = 2. f = 30 МГц, T = 1.5K.

и 2 при сохранении соотношения 2/1 = 3-4. Это соответствует режиму ВЧ прыжковой проводимости.

При дальнейшем увеличении ns (более 1.8 · 1011 см-2) =1 начинает расти гораздо быстрее, чем 2, и режим F2 = 5 · 10-8 Ом-1. Необходимо отметить, что данные прыжковой проводимости разрушается. Этот факт мы значения F1,=2 почти на 2 порядка меньше эксперименсвязываем с опустошением примесных центров DX- тальных значений 1,=2. Если использовать эти значения и развитием проводимости посредством делокализован F1,=2 для определения длины локализации, то получим ных носителей.

= 2 · 10-6 см, что в 2 раза меньше, чем ширина На рис. 9 приведены зависимости 1 и 2 вблизи магспейсера, и близка к значению магнитной длины в этом нитного поля, соответствующего = 2, для медленно магнитном поле. Эта оценка позволяет использовать охлажденного модулированно легированного образца с „двухузельную“ модель для анализа высокочастотной ns = 2.7 · 1011 см-2. Видно, что эти величины почти не прыжковой проводимости в двумерном интерфейсном зависят от H. Если прыжковая проводимость осущеканале в режиме целочисленного квантового эффекствляется по примесной зоне, образованной мелкими та Холла.

донорными центрами, то в соответствии с расчетами, приведенными выше, магнитная длина lH > aB вплоть до полей 6 Тл. Таким образом, выполняется условие сла- 4. Заключение бого поля. Именно поэтому зависимость от магнитного поля слабая и в малом интервале магнитных полей не В работе были исследованы гетероструктуры проявляется. GaAs/Al0.3Ga0.7As Si с подвижностью 105 см2/(В · с) Подводя итог, можно утверждать, что сильное влия- при T = 4.2 K. В этих гетероструктурах наблюдается ние внешних воздействий на прыжковую ВЧ проводи- на постоянном токе ярко выраженный целочисленный мость и независимость ее от магнитного поля вблизи квантовый эффект Холла. Это по существу означает, что малых четных факторов заполнения наряду с несоответ- проводимость на постоянном токе целиком определяется ствием теоретическим предсказаниям значения длины двумерным интерфейсным слоем. Совершенно другая локализации [5,20] свидетельствуют о том, что в этих ситуация имеет место для ВЧ проводимости этих областях магнитных полей ВЧ прыжковая проводимость гетероструктур при низких температурах. В работе полностью определяется слоем Al0.3Ga0.7As, легирован- показано, что в этих гетероструктурах внешние ным Si. воздействия — облучение ИК светом, деформация и Это обстоятельство дает нам возможность определить разные способы охлаждения образцов — оказывают ВЧ прыжковую проводимость по интерфейсному слою очень сильное влияние как на ВЧ проводимость вблизи методом экстраполяции. Вернемся к рис. 9. Если прово- середин холловских плато, так и на концентрацию =2 =димости 1 = 4 · 10-7 Ом-1 и 2 = 2.4 · 10-6 Ом-1 электронов ns. Этот факт, так же как и большая полностью определяются слоем Al0.3Ga0.7As, то вклады величина ВЧ проводимости при низких температурах интерфейсного слоя в 1 и 2 вблизи = 2 составля- после медленного охлаждения образцов, дает основание ют F1,2 = 1,2 - 1,=2. Зависимости lg F1,2 от вблизи заключить, что ВЧ прыжковая проводимость происходит = 2 показаны на рис. 10. Обе зависимости могут по примесной зоне, образованной мелкими донорными быть экстраполированы к = 2 линейными функци- уровнями в слое Al0.3Ga0.7As Si. Вклад этого эффекта =ями. Такая экстраполяция дает F1 = 10-8 Ом-1 и заметно превышает прыжковую проводимость по интер7 Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 738 И.Л. Дричко, А.М. Дьяконов, И.Ю. Смирнов, Ю.М. Гальперин, В.В. Преображенский, А.И. Торопов фейсному слою в магнитных полях, соответствующих [17] D.J. Chadi, K.J. Chang. Phys. Rev. B, 39, 10 063 (1989).

[18] N. Chand, T. Henderson, J. Klem, W.T. Masselink, R. Fisher, малым целым четным факторам заполнения, и поэтому Yia-Chung Chang, H. Morko. Phys. Rev. B, 30, 4481 (1984).

шунтирует последнюю. Полученные результаты удается [19] M. Foygel, A.G. Petukhov, A.S. Andreev. Phys. Rev. B, 48, понять качественно, пользуясь известной концепцией 17 018 (1993).

DX--центров в сплавах Al0.3Ga0.7As Si.

[20] M.M. Fogler, A.Yu. Dobin, B.I. Shklovskii. Phys. Rev. B, 57, В работе предложен метод, позволяющий определять 4614 (1998).

как ВЧ прыжковую проводимость, так и длину локалиРедактор Т.А. Полянская зации в двумерном интерфейсном слое по результатам одновременного измерения поглощения и скорости ПАВ как функции магнитного поля.

Role of the Si-doped Layers Al0.3Ga0.7As Следует заметить, что разброс данных по определеin the High Frequency Conductivity нию концентрации и подвижности носителей в таких of GaAs/Al0.3Ga0.7As Heterostructures и аналогичных гетероструктурах наблюдался и при in the Quantum Hall Effect Regime измерениях на постоянном токе. Из наших данных следует, что этот разброс может быть связан с разными I.L. Drichko, A.M. Diakonov, I.Yu. Smirnov, † = = режимами охлаждения образцов. Yu.M. Galperin, V.V. Preobrazenskii, A.I. Toropov Работа осуществлена при поддержке РФФИ (грант Ioffe Physicotechnical Institute, № 01-02-17891), грантов Президиума РАН, NATO- Russian Academy of Sciences, CLG.979355, гранта Президента РФ № НШ-2200.2003.2, 194021 St. Petersburg, Russia † а также при частичной поддержке US DOE Office of University of Oslo, Norway, Science, грант W-31-109-ENG-38. and Argonne National Labaratory, USA = Institute of Semiconductor Physics, Siberian Department of Russian Academy of Sciences, Список литературы 630090 Novosibirsk, Russia [1] R.E. Prange, S.M. Girvin, eds. The Quantum Hall Effect,

Abstract

We study the high-frequency (AC) conductance of Si second edition (Springer-Verlag, N. Y., 1990).

[2] M. Pollak, T. Geballe. Phys. Rev., 122, 1742 (1961). - and modulated doped GaAs/Al0.3Ga0.7As heterostructures in [3] А.Л. Эфрос. ЖЭТФ, 89, 1834 (1985). the integer quantum Hall effect (QHE) regime, using acoustic me[4] I.L. Drichko, A.M. Diakonov, I.Yu. Smirnov, Yu.M. Galperin, thods. Both the real 1 and the imaginary 2 parts of the complex A.I. Toropov. Phys. Rev. B, 62, 7470 (2000).

conductivity, (, H) =1 - i2, are determined from the experi[5] M. Furlan. Phys. Rev. B, 57, 14 818 (1998).

mentally observed magnetic field dependencies of the velocity and [6] P.M. Mooney. J. Appl. Phys., 67, R1 (1990).

the attenuation of a surface acoustic wave (SAW). We demonstrate [7] D.V. Lang, R.A. Logan. Phys. Rev. Lett., 39, 635 (1977).

that in structures with carrier density ns =(1.3-7) · 1011 cm-[8] E. Buks, H. Heiblum, H. Shtrikman. Phys. Rev. B, 49, 14 and mobility µ =(1-2) · 105 cm2/(V · s) the AC conductance (1994).

near the QHE plateau centers in due to electron hopping between [9] I.L. Drichko, A.M. Diakonov, Yu.M. Galperin, A.V. Patsekin, localized states. An important feature is that at filling factors I.Yu. Smirnov, A.I. Toropov. Proc. 9th Int. Symp. „Nanoand 4, the conductance in Al0.3Ga0.7As Si layer efficiently shunts structures: Physics and Technology“ (St. Petersburg, Russia, June 17–22, 2001) p. 582. the conductance in the two-dimensional interface layer. We have [10] I.L. Drichko, A.M. Diakonov, V.V. Preobrazenskii, I.Yu. Smir- developed a method to separate these two contributions to AC nov, Yu.M. Galperin, A.I. Toropov. Proc. 10th Int. Symp.

conductivity. The localization length in the interface layer is „Nanostructures: Physics and Technology“ (St. Petersburg, estimated within the context of a nearest neighbor-hopping model.

Russia, June 17–22, 2002) p. 520.

Another important result is that in a near middles of the Hall [11] I.L. Drichko, A.M. Diakonov, V.V. Preobrazenskii, I.Yu. Smirplateaus (, H) and the sheet electron density, ns, turns out nov, Yu.M. Galperin, A.I. Toropov. Physica E, 17, 276 (2003).

to be dependent on the sample’s cooling rate. As a result, the [12] И.Л. Дричко, А.М. Дьяконов, А.М. Крещук, Т.А. Полянsample keeps memory“ of the cooling conditions. An infrared ская, И.Г. Савельев, И.Ю. Смирнов, А.В. Суслов. ФТП, 31, ” illumination, as well as static strain, also changes both (, H) 451 (1997).

and ns. We attribute this behavior to two-electron defects (so-called [13] И.Л. Дричко, И.Ю. Смирнов. ФТП, 31, 1092 (1997).

DX--centers) located in the Al0.3Ga0.7As Si layer.

[14] N.V. Zotova, S.A. Karandashev, D.A. Matveev, A.V. Pentsov, S.V. Slobodchikov, N.N. Smirnova, N.M. Stus’, G.N. Talalakin, I.I. Markov. Proc. 1991 Optoelectronic sensors based on narrow band AIIIBV alloys, Chemical, Biochemical and Environmental Fiber Sensors (Boston) III SPIE 1587, p. 334.

[15] T. Suski, P. Winevski, I. Gorczyca, L.H. Dmowski, R. Piotrzkovski, P. Sobkowicz, J. Smoliner, E. Gornik, G. Bhm, G. Weimann. Phys. Rev. B, 50, 2723 (1994).

[16] W. Knap, W. Zduniak, L.H. Dmowski, S. Contreras, M.I. Dyakonov. Phys. St. Sol., 198, 267 (1996).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 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.