Спектроскопия неупругого рассеяния света возбуждений спиновой плотности двумерной электронной системы

• Автор: Журавлев, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Оглавление

Общая характеристика работы

Предисловие
1 Введение

1.1 Двумерные электронные системы

1.2 Кулоновское взаимодействие в квазидвумерных электронных

системах

1.3 Магнитоэкситоны в двумерном электронном газе

1.4 Примесные комплексы

1.5 Электронная система вблизи фактора заполнения V

1.6 Экспериментальная методика
1.6.1 Образцы
1.6.2 Экспериментальная установка
1.6.3 Резонансное усиление линий НРС
2 Исследование холловского ферромагнетика
2.1 Циклотронные возбуждения холловского ферромагнетика.
Обменно-усиленный -фактор
2.2 Термодинамика холловского ферромагнетика
3 Магнитоэкситоны и квантовые магнитоплазмоны на целочисленных факторах заполнения
3.1 Циклотронные возбуждения на целочисленных факторах заполнения
3.2 Результаты теории возмущений второго порядка
4 Примесные комплексы. Циклотронные и внутриуровневые возбуждения £>“ комплексов
4.1 Циклотронные возбуждения комплексов
4.2 Внутриуровневые возбуждения В~ комплексов
5 Возбуждения электронной системы вблизи нечетных факторов заполнения
5.1 Циклотронная спин-флип мода в ультраквантовом пределе
5.2 Дополнительный спиновый экситон
6 Заключение и выводы
Литература

Общая характеристика работы
Объект исследования и актуальность темы.
Двумерные электронные системы (ДЭС) являются модельным объектом для изучения многочастичных эффектов в твердом теле. Технологический прогресс в методиках создания двумерных электронных систем приводит, во-первых, к улучшению свойств уже хорошо освоенных объектов исследований (упомянем достижение рекордных значений подвижности электронов до 5.5 х 107см2/(В с) в гетероструктурах СаАз/АЮаЛк и, как следствие, к наблюдению новых физических эффектов. Следует отметить, такие недавние реализации двумерных систем, как графен [1], а также квантовые ямы на основе ЩТе/СбТе [2], открывают новые направления исследований в физике твердого тела.
Коллективных возбуждением двумерной электронной системы в сильном перпендикулярном магнитном поле являются магнитоэкситоны. Появившиеся на заре становления физики низкоразмерных систем работы [3,4] заложили основу теории магнитоэкситонов. В дальнейшем, с повышением качества исследуемых объектов, эти работы нашли экспериментальные подтверждения, давшие, в свою очередь, стимул к дальнейшему развитию теории. Однако экспериментально исследована только часть возбуждений, что связано с низкой подвижностью электронов и ограничениями на существующие методы исследования. Большинство возбуждений неактивны в процессах поглощения электромагнитного возбуждения и не
ности, число формирующих возбуждение перевернутых спинов невелико (1-3). В этом случае использующаяся для описания теория классического поля [49, 50] неприменима. Квантовые методы расчета (точная диаго-нализация для конечного числа частиц, метод Хартри-Фока, вариационный метод) дают схожие результаты, совпадающие с классическими при большом размере скирмионов [51]. Если v = 1 ± а, где а <§С 1, система характеризуется малой, но конечной плотностью скирмионов. Возникает необходимость учитывать взаимодействие между скирмионами, и возникает вопрос об основном состоянии. В работе [52] утверждается, что основное состояние двумерного электронного газа при факторе заполнения, близком к единице, представляет скирмионный кристалл с дальним порядком. Нижайшее по энергии состояние — квадратная решетка с противоположными типами топологических возбуждений для двух подрешеток. В скирмион-ном кристалле, вследствие нарушения симметрии, должно появляться дополнительное бесщелевое возбуждение «Голдстоуновская мода». Однако в работе [53] рассматривался переход скирмионный кристалл — скирмион-ная жидкость и были выдвинуты аргументы, что основным состоянием в экспериментально реализуемых ДЭС является не скирмионный кристалл, а двухкомпонентная жидкость.
Рождение скирмион-антискирмионной пары требует значительных затрат энергии, поэтому на факторе заполнения и = 1 эти возбуждения вымораживаются при низкой температуре. Однако при отходе от фактора заполнения и = 1 формирование (анти)скирмионов в основном состоянии оказывается наиболее энергетически выгодным способом изменения заряда, и плотность (анти)скирмионов оказывается пропорциональной |и — 1].