WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

3.2. Влияние нанокластеров на слабую Используя данные рис. 3, a, лекго найти, что параметр л о к а л и з а ц и ю. Рассмотрим результаты, полученные шероховатости L равен 7.2 nm3 для Vg = -1V. Естена структуре H5610 с нанокластерами. Как и в прественно, что выражение (4b) с этой величиной L дыдущем случае, магнитопроводимость, измеренная в также хорошо описывает экспериментальную зависи- отсутствие продольного магнитного поля, хорошо опи9 Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 132 А.В. Германенко, Г.М. Миньков, О.Э. Рут, В.А. Ларионова, Б.Н. Звонков, В.И. Шашкин, О.И. Хрыкин...

Рис. 3. a — зависимость p/ от B2 для структуры 3512, T = 1.45 и 4.2 K, Vg = -1 V. Символы — экспериментальные данные, линии — зависимости (2) и (3) с L = 7.2nm3, lp = 117 nm, p/ = 0.018 (T = 1.45 K) и 0.048 (T = 4.2K). b — проводимость как функция B для структуры 3512, T = 1.45, Vg = -1V. 1 — экспериментальные результаты, 2 — зависимость (4a), в которой использованы и, полученные из обработки экспериментальных кривых (B) для B = 0 и B = 0 соответственно.

2 mbox3 — выражение (4b) с L = 7.2nm3 и lp = 117 nm. c — зависимость параметра шероховатости L от концентрации электронов для структуры 3512.

сывается выражением (1). Однако, если попытаться ис- движении в плоскости структуры, как это показано на вставке к рис. 4, a.

пользовать эту формулу для случая B = 0, то окажется, Теоретически влияние продольного магнитного поля что получить удовлетворительное согласие не удается.

на форму поперечного магнитосопротивления для слуА именно, в отличие от структуры 3512 значения чая L > lp было исследовано в [5]. Однако окончательподгоночных параметров и оказываются сильно ные выражения для магнитопроводимости оказываются зависящими от интервала магнитных полей, в котором довольно громоздкими и неудобными для практического осуществляется подгонка (рис. 4, a). Кроме того, станоиспользования. Очень простым с физической точки зревится непонятным, как объяснить существенно большее ния является более сильный предельный случай L > l.

единицы ( = 1.4-2.2) значение префактора. Насколько В такой ситуации можно считать, что все актуальные занам известно, лишь долинное вырождение или наличие мкнутые траектории лежат на плоских участках с харакнескольких заполненных подзон размерного квантования терным размером больше, чем l, и эти участки находятможет привести к >1. Очевидно, что это не наш ся под некоторым малым случайным углом по относлучай. Все указывает на тот факт, что формула (1) шению к плоскости идеальной структуры. Тогда магнине может адекватно описать наши экспериментальные тосопротивление такой системы дается суммой вкладов результаты и влияние продольного магнитного поля не от каждого наклоненного участка. Если вклад каждого сводится к эффективному увеличению скорости фазовой элемента записать как (Bn, ) (B + B, ), релаксации, как это было в случае структуры 3512.

где Bn — проекция суммарного магнитного поля на Далее покажем, что экспериментальные результаты монормаль к плоскости элемента, то общее магнитосопрогут быть количественно описаны с учетом существовативление можно представить в виде ния крупномасштабных шероховатостей, возникающих благодаря наличию нанокластеров в структуре H5610.

(B, B, ) = dF() (B + B, ), (5) Существование нанокластеров фактически приводит к тому, что движение электрона становится недвумер- где F() — функция распределения углов наклона. Чтоным — его положение в квантовой яме флуктуирует при бы использовать выражение (5) для обработки экспериФизика твердого тела, 2005, том 47, вып. Влияние шероховатости двумерных гетероструктур на слабую локализацию Рис. 4. Поперечная магнитопроводимость [ (B, B ) - (0, B )] как функция B, измеренная при различных значениях B на образце H5610#2 при T = 1.45 K и Vg = -2.5 V. Символы — экспериментальные результаты. Кривые на панели a — результаты подгонки выражением (1) с параметрами: B = 0 - = 1.0, = 1.2 · 10-11 s (штриховые линии) и = 0.9, = 1.45 · 10-11 s (сплошные линии); B = 3T- = 2.2, = 2.3 · 10-12 s (штриховые линии) и = 1.4, = 2.9 · 10-12 s (слошные линии).

Штриховые и сплошные линии соответствуют разным интервалам магнитных полей, в которых производилась процедура подгонки:

штриховая линия соответствует B =(0 - 0.1)Btr, сплошная — B =(0 - 0.2)Btr. Кривые на панели b — результат подгонки выражением (5). Значения параметра при изменении B от 1 до 5 T: 0.34, 0.41, 0.47, 0.52 градусов. Вставка иллюстрирует движение электрона вдоль квантовой ямы с одним шероховатым интерфейсом.

ментальных результатов, необходимо конкретизировать неоправданным использование в (5) экспериментальной функцию F(). Мы считали, что углы наклона распреде- кривой (B), измеренной при B = 0, для обработки лены по нормальному закону с дисперсией. В каче- экспериментальных результатов полученных, когда B велико.

стве (B + B, ) использована экспериментальная 3.3. Результаты микроскопических исслекривая (B), измеренная при B = 0. В таком подходе д о в а н и й. Для получения прямых данных о характеримеется всего лишь один подгоночный параметр, ных размерах шероховатостей в исследованных струкчто существенно облегчает обработку результатов. Ретурах мы попытались измерить профиль поверхности зультаты процедуры подгонки для (B, B ) - (0, B ) квантовой ямы. После проведения транспортных измепоказаны на рис. 4, b. Видно, что эта простая модель рений покровный слой GaAs был удален с использопрекрасно описывает форму экспериментальных кривых ванием методов селективного травления [11–13]. Затем вплоть до B = 2 T, при этом параметр оказывается поверхность была исследована на атомно-силовом мидействительно малым по величине: 0.3-0.4.

кроскопе (АСМ) TopoMetrix Accurex TMX-2100. ПолуВ больших магнитных полях, B > 3T, наблюдается ченные результаты для обеих структур представлены заметное отклонение рассчитанных в этой модели крина рис. 5. Ясно видно, что масштаб шероховатости вых от экспериментальных. На наш взгляд, это связано сильно различен для разных структур. А именно амплис тем, что в нашем рассмотрении пренебрегалось сущетуда шероховатостей с латеральным размером L > l ствованием мелкомасштабных шероховатостей, которые (величина l, определенная при T = 1.5 K, равна очевидно существуют в структуре H5610 наряду с круп- и 490 nm для структур 3512 и H5610 соответственно) номасштабными. Как показано выше, мелкомасштаб- значительно больше для структуры H5610. Чтобы поные шероховатости являются причиной падения при лучить количественную информацию, соответствующую включении магнитного поля. Таким образом, становится той, которая получена при проведении транспортных Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 134 А.В. Германенко, Г.М. Миньков, О.Э. Рут, В.А. Ларионова, Б.Н. Звонков, В.И. Шашкин, О.И. Хрыкин...

Рис. 5. Результаты АСМ-исследований для структуры H5610 (a) и 3512 (b). Вставки показывают функцию распределения углов F(), полученную при L = 2l.

измерений, была проведена математическая обработка Аналогичная обработка, проведенная для структусканов. ры 3512, показывает, что дисперсия в этом случае Рассмотрим сначала результаты анализа крупно- составляет всего 0.035 (вставка на рис. 5, b), из чего следует, что крупномасштабные шероховатости в этой масштабных шероховатостей. Корреляционный анализ, проведенный для структуры H5610, показал, что кор- структуре практически отсутствуют. Это полностью согласуется с результатами транспортных измерений.

реляционная длина, L 1 µm, действительно больше, чем длина сбоя фазы l, равная примерно 300-500 nm Чтобы оценить параметр L, характеризующий вклад при T = 1.5K (для различных напряжений на полевом мелкомасштабных шероховатостей в слабую локализаэлектроде), что оправдывает подход, использованный цию, селективно травленые поверхности структур бывыше для анализа поперечной магнитопроводимости в ли исследованы с большим разрешением. Проведенная структуре H5610. Далее в соответствии с моделью, исматематическая обработка показала, что величина этого пользованной в предыдущей секции, поверхности были параметра для структуры 3512 примерно равна 8 nm3, аппроксимированы набором плоских фрагментов некочто находится в хорошем согласии с результатами, торого заданного размера L > l и затем была найдена показанными на рис. 3, c.

функция распределения углов наклона F(), входящая в выражение (5). Для структуры H5610 результат представлен на вставке рис. 5, a. Если полученное таким об4. Заключение разом распределение аппроксимировать функцией Гаусса, то окажется, что дисперсия равна примерно 2 и Экспериментально исследовано влияние продольного отличается не более чем на 30% при выборе различных магнитного поля на поперечное отрицательное магниторазмеров аппроксимирующих фрагментов: L = 2l и сопротивление, вызванное подавлением интерференциL = 3l. Такое значение примерно в 6 раз больше значения, полученного из исследования интерференци- онной квантовой поправки. Показано, что это влияние в существенной степени зависит от соотношения между онной квантовой поправки. Качественно это понятно, средней длиной свободного пробега и характерным латеесли учесть, что электрон в действительности двигается ральным размером шероховатости. Анализ формы крине по поверхности, профиль которой получается при АСМ-исследованиях, а в квантовой яме, которая лежит вой поперечного магнитосопротивления, измеренного под этой поверхностью. Поэтому отклонения траектории при различных B, позволил оценить характерные раздвижения электрона в направлении роста структуры меры шероховатости. Полученные результаты находятся оказываются меньшими, чем отклонения самой поверх- в хорошем согласии с результатами атомно-силовой ности от идеальной плоскости. микроскопии.

Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. Влияние шероховатости двумерных гетероструктур на слабую локализацию Список литературы [1] Julia S. Meyer, Alexander Altland, B.L. Altshuler. Phys. Rev.

Lett. 89, 206 601 (2002).

[2] Julia S. Meyer, Vladimir I. Fal’ko, B.L. Altshuler. In: NATO Sci. Ser. II. Vol. 72 / Ed. I.V. Lerner, B.L. Altshuler, V.I. Fal’ko, T. Giamarchi. Kluwer Academic Publ., Dordrecht (2002).

P. 117.

[3] P.M. Mensz, R.G. Wheeler. Phys. Rev. B 35, 2844 (1987).

[4] A.G. Malshukov, K.A. Chao, M. Willander. Phys. Rev. B 56, 6436 (1997).

[5] H. Mathur, Harold U. Baranger. Phys. Rev. B 64, 235 (2001).

[6] G.M. Minkov, A.V. Germanenko, O.E. Rut, A.A. Sherstobitov, B.N. Zvonkov, E.A. Uskova, A.A. Birukov. Phys. Rev. B 64, 193 309 (2001).

[7] G.M. Minkov, O.E. Rut, A.V. Germanenko, A.A. Sherstobitov, B.N. Zvonkov, E.A. Uskova, A.A. Birukov. Phys. Rev. B 65, 235 322 (2002).

[8] S. Hikami, A. Larkin, Y. Nagaoka. Prog. Theor. Phys. 63, (1980).

[9] A.G. Malshukov, V.A. Froltsov, K.A. Chao. Phys. Rev. B 59, 5702 (1999).

[10] Kuo-Jen Chao, Ning Liu, Chin-Kang Shin, D.W. Gotthold, B.G. Streetman. Appl. Phys. Lett. 75, 1703 (1999).

[11] R. Retting, W. Stolz. Physica E 2, 277 (1998).

[12] I.A. Karpovich, N.V. Baidus, B.N. Zvonkov, D.O. Filatov, S.B. Levichev, A.V. Zdoroveishev, V.A. Perevoshikov. Phys.

Low-Dim. Struct. 3/4, 341 (2001).

[13] I.A. Karpovich, A.V. Zdoroveishev, A.P. Gorshkov, D.O. Filatov, R.N. Skvortsov. Phys. Low-Dim. Struct. 3/4, 191 (2003).

Физика твердого тела, 2005, том 47, 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.