WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Полученные описанным выше образом величины gI для различных наблюдавшихся нами пиков, соответствующих туннелированию через примесные состояния, Рис. 5. a — зависимость амплитуды пика A от величины находились в интервале 2.10-2.22. Такие величины gI перпендикулярного магнитного поля B [110]. Анизотропия примесных состояний доноров, связанных с X-долиной амплитуды максимума в туннельном токе (b —для пика A+ и в AlAs-барьере, существенно превышают полученную c —для пика A) от направления магнитного поля в плоскости, в работе [20] величину gI и оказались близки в вели- перпендикулярной току при B = 8Т.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 1208 Е.Е. Вдовин, Ю.Н. Ханин ямы. В нашей же экспериментальной ситуации, когда магнитного поля величиной 8 Т, перпендикулярного току X-доноры находились в относительно толстом (11.2 нм) в плоскости роста (X, Y ) показаны в полярных коордислое AlAs влияние близлежащих слеов на g-фактор натах на рис. 5, b и 5, c. Представленные рисунки деоказалось существенно более слабым.

монстрируют ярко выраженную двухосную анизотропию Далее мы рассмотрим зависимость амплитуды тун- туннельного тока I/I 23% для обоих расщепленных нельного тока через примесные состояний доноров свя- пиков A+ и A-. Анизотропия всех наблюдавшихся на занных с X-долиной в AlAs-барьере от величины перпен- ВАХ пиков имела подобную амплитуду и ориентацию.

дикулярного магнитного поля. Уменьшение амплитуды На рис. 5, b и 5, c направление 0 соответствовало натуннельного резонанса с увеличением B (см. рис. 5, a) правлению [110], так что принципиальные оси наблюдасвязано с хорошо известным эффектом, который моемой анизотропии соответствовали направлениям [100] жет быть понят в терминах одночастичной модели и [010]. Мы полагаем, что наблюдаемая нами анизотроэлектронного туннелирования в перпендикулярном топия туннельного тока может быть связана с анизотроку магнитном поле. Этот эффект является основой пией эффективной массы электронов в X-долинах AlAs, метода визуализации волновых функций электронов в но, на наш взгляд, этот вопрос требует дальнейшего нульмерных состояниях с помощью магнитотуннельной изучения.

спектроскопии (МТС) и детально был рассмотрен в Таким образом, используя магнитотуннельную спекработах [24,36,37].

троскопию, мы обнаружили спиновое расщепление Зависимость амплитуды резонансов от магнитного поосновного состояния Si-доноров, связанных с X-долиной ля объясняется с помощью рассмотрения влияния магв AlAs-барьере. Определено абсолютное значение эфнитного поля на туннелирующий электрон. Пусть, фективной величины g-фактора в AlAs-барьере, равное и z обозначают, соответственно, направление B, направ2.2 ± 0.1. Нами также обнаружено, что распределение ление, перпендикулярное B в плоскости роста (X, Y), плотности вероятности волновых функций электронов и направление, перпендикулярное к плоскости (X, Y ).

примесных состояний доноров имеет биаксиальную симПри туннелировании электрона из эмиттера в примесь метрию в плоскости роста, с осями соответствующими (нульмерное состояние) в магнитном поле он приобреглавным кристаллическим направлениям в этой плоскотает дополнительный импульс k = eB S/, где S — сти. Отметим, что возможность наблюдения спинового эффективная длина туннелирования вдоль z, поскольрасщепления примесного состояния при относительно ку импульс в направлении изменяется вследствие высокой температуре 4.2 K связано с относительно больдействия на туннелирующий электрон силы Лоренца.

шой величиной g-фактора в AlAs, в то время как для Измеряя вариацию туннельного тока с изменением B, примеси в GaAs, где величина g-фактора составляет всемы можем определять значение матричного элемента, го 0.14-0.3, спиновое расщепление можно наблюдать который описывает переход электрона из эмиттера в только в милликельвиновом диапазоне температур [1–3].

примесное состояние. Матричный элемент туннельного перехода удобно выразить в терминах Фурье-образов Авторы благодарны М. Хенини за предоставленные электронных волновых функций (k), где i и f соот- гетероструктуры, профессору Л. Ивсу и К.А. Бенедикту i( f ) ветствуют начальному (эмиттер) и конечному (примесь) за многочисленные и полезные обсуждения и Ю.В. Дубсостояниям, между которыми происходит туннельный ровскому за интерес к работе.

переход. Отметим, что начальные состояния эмиттера Работа выполнена при частичной финансовой подслабо локализованы в реальном пространстве отнодержке РФФИ (03–02–17693).

сительно сильно локализованных состояний примеси.

Поэтому величине (k) в k-пространстве соответствует i дельтаобразная функция, отличающаяся от нуля только в Список литературы окрестности k = 0. В результате, поскольку туннельный ток определяется квадратом матричного элемента, вклю- [1] D. Loss, D. DiVincenzo. Phys. Rev. A, 57, 120 (1998).

[2] R. Hanson, B. Witkamp, L.M.K. Vandersypen, L.H. Wilчающего в себя (k) и (k), дельтаобразность (k) i f i lems van Beveren, J.M. Elzerman, L.P. Kouwenhoven. Phys.

дает нам возможность определить форму (k) = (k) f Si Rev. Lett., 91, 196 802 (2003).

изменяя B и, следовательно, k. На практике, таким [3] J.W. Sakai, N. La Scala Jr, P.C. Main, P.H. Beton, T.J. Foster, образом, измеряя зависимость I(B) для определенного A.K. Geim, L. Eaves, M. Henini, G. Hill, M.A. Pate. Solidнаправления B, мы определяем форму | (k)|2 вдоль Si State Electron., 37, 965 (1994).

направления k, перпендикулярного B. Затем, вращая B [4] M.R. Deshpande, J.W. Sleight, M.A. Reed, R.G. Wheeler, в плоскости (X, Y ) и производя последовательные измеR.J. Matyi. Phys. Rev. Lett., 76, 1328 (1996).

рения I(B) при различных ориентациях B, мы получаем [5] J. Kneman, P. Knig, R.J. Haug. Physica E, 13, 675 (2002).

полный пространственный профиль | (kX, kY )|2, предSi [6] A.S.G. Thornton, T. Ihn, P.C. Main, L. Eaves, M. Henini. Appl.

ставляющий собой проекцию плотности вероятности Phys. Lett., 73, 354 (1998).

данного нульмерного электронного состояния в k-прост[7] I. Hapke-Wurst, U. Zeitler, H. Frahm, A.G.M. Jansen, ранстве на плоскость, перпендикулярную току.

R.J. Haug, K. Pierz. Phys. Rev. B, 62, 12 621 (2000).

Типичные экспериментальные результаты зависимо- [8] I. Hapke-Wurst, U. Zeitler, R.J. Haug, K. Pierz. Physica E, 13, сти амплитуды туннельного пика A от направления 802 (2002).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Спиновое расщепление примесных состояний доноров, связанных с X-долиной в AlAs-барьере... [9] P. Knig, T. Schmidt, R.J. Haug. Europhys. Lett., 54, 495 Spin splitting and spatial form of the (2001).

electron wave function of the X-related [10] E.E. Mendez, W.I. Wang, E. Calleja, C.E.T. Goncalves da Silva.

donor impurity states in AlAs barrier Appl. Phys. Lett., 50, 1263 (1987).

[11] Y. Carbonneau, J. Beerens, L.A. Cury, H.C. Liu, E.E. Vdovin, Yu.N. Khanin M. Burchanan. Appl. Phys. Lett., 62, 1955 (1993).

[12] J.J. Finley, R.J. Teissier, M.S. Skolnick, J.W. Cockburn, Institute of Microelectronics Technology, R. Grey, G. Hill, M.A. Pate. Phys. Rev. B, 54, 5251 (1996).

Russian Academy of Sciences, [13] R. Teissier, J.J. Finley, M.S. Skolnick, J.W. Cockburn, J.142432 Chernogolovka, Russia L. Pelouard, R. Grey, G. Hill, M.A. Pate, R. Planel. Phys.

Rev. B, 54, 8329 (1996).

Abstract

Using magnetotunneling spectroscopy we observe [14] J.M. Smith, P.C. Klipstein, R. Grey, G. Hill. Phys. Rev. B, 58, the Zeeman spin splitting of the ground state of an X-valley4708 (1998).

[15] H. Im, P.C. Klipstein, R. Grey, G. Hill. Phys. Rev. Lett., 83, related Si-donor impurity in an AlAs barrier. We determine 3693 (1999).

the absolute magnitude of the effective magnetic spin splitting [16] H. Im, P.C. Klipstein, R. Grey, G. Hill. Phys. Rev. B, 62, 11 factors of the impurity ground state to be bI = 2.2 ± 0.1. We (2000).

also investigate of the donor ground state, which has a biaxial [17] H. Fukuyama, T. Waho. Jpn. J. Appl. Phys., 34, L342 (1995).

symmetry in the growth plane, with axes correpsponding to the [18] Yu.N. Khanin, E.E. Vdovin, K.S. Novoselov, Y. Dubrovskii, main crystallographic directions.

P. Omling, S.-B. Carlsson. Jpn. J. Appl. Phys., pt 1, 37, (1998).

[19] I.E. Itskevich, L. Eaves, P.C. Main, M. Henini, G. Hill. Phys.

Rev. B, 57, 7214 (1998).

[20] S.A. Vitusevich, A. Frster, K.M. Indelekofer, H. Lth, A.E. Belyaev, B.A. Glavin, R.V. Konakova. Phys. Rev. B, 61, 10 898 (2000).

[21] Yu.N. Khanin, E.E. Vdovin, Yu.V. Dubrovskii, K.S. Novoselov, S.-B. Carlsson, P. Omling. Phys. Rev. B, 66, 073 302 (2002).

[22] M. Gryglas, M. Baj, B. Chenaud, B. Jouault, A. Cavanna, G. Faini. Phys. Rev. B, 69, 165 302 (2004).

[23] Ю.Н. Ханин, Е.Е. Вдовин, Ю.В. Дубровский. ФТП, 38, (2004).

[24] J.W. Sakai, T.M. Fromhold, P.H. Beton, L. Eaves, M. Henini, P.C. Main, F.W. Sheard, G. Hill. Phys. Rev. B, 48, 5664 (1993).

[25] P.McDonnell, T.J. Foster, P.C. Main, L. Eaves, N. Mori, J.W. Sakai, M. Henini, G. Hill. Solid-State Electron., 40, (1996).

[26] G. Weber. Appl. Phys. Lett., 67, 1447 (1995).

[27] K.S. Chan, F.W. Sheard, G.A. Toombs, L. Eaves. Phys. Rev. B, 56, 14 474 (1997).

[28] J.W. Sakai, P.C. Main, P.H. Beton, N. La Skala, Jr., A.K. Geim, L. Eaves, M. Henini. Appl. Phys. Lett., 64, 2563 (1994).

[29] A.K. Geim, P.C. Main, N. La Skala, jr., L. Eaves, T.J. Foster, P.H. Beton, J.W. Sakai, F.W. Sheard, M. Henini, G. Hill, M.A. Pate. Phys. Rev. Lett., 72, 2061 (1994).

[30] L.M. Roth, B. Lax, S. Zwerdling. Phys. Rev., 114, 90 (1959).

[31] H.W. van Kesteren, E.C. Cosman, W.A.J.A. van der Poel. Phys.

Rev. B, 41, 5283 (1990).

[32] M.J. Snelling, G.P. Flinn, A.S. Plaunt, R.T. Harley, A.C. Tropper, R. Eccleston, C.C. Phillips. Phys. Rev. B, 44, 11 345 (1991).

[33] Е.Л. Ивченко, А.А. Киселев. ФТП, 26, 827 (1992).

[34] A.A. Kiselev, E.L. Ivchenko. Phys. Rev. B, 58, 16 353, (1998).

[35] P. Le Jeune, D. Robart, X. Marie, T. Amand, M. Brouseau, J. Barrau, V. Kalevich, D. Rodichev. Semicond. Sci. Technol., 12, 380 (1997).

[36] E.E. Vdovin, A. Levin, A. Patane, L. Eaves, P.C. Main, Yu.N. Khanin, Yu.V. Dubrovskii, M. Henini, G. Hill. Science, 290, 122 (2000).

[37] A. Patane, R.J.A. Hill, L. Eaves, P.C. Main, M. Henini, M.L. Zambrano, A. Levin, N. Mori, C. Hamaguchi, Yu.V. Dubrovskii, E.E. Vdovin, D.G. Austing, S. Tarucha, G. Hill. Phys. Rev. B, 65, 165 308, 1 (2002).

Редактор Л.В. Беляков Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, 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.