Микроволновая спектроскопия плазменных возбуждений в низкоразмерных электронных структурах

• Автор: Ковальский, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Объемные, поверхностные и двумерные (2Д) плазмоны и

магнитоплазмоны

1.1.1 Объемные плазмоны

1.1.2 Поверхностные плазмоны

1.1.3 2Д плазмоны

1.2 Краевые магнитоплазмоны (КМП) в низкоразмерных электронных системах

1.2.1 Теория КМП

1.2.2 Экспериментальные исследования КМП

1.3 Одномерные (1Д) плазмоны и магнитоплазмоны

2 ОБРАЗЦЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА

2.1 Описание образцов и методики их изготовления
2.2 Экспериментальная методика
3 Спектр одномерных плазмонов в одиночных полосках двумерных электронов
3.1 Введение
3.2 Измерение закона дисперсии 1Д плазмонов в одиночных электронных полосках с различными отношениями длины
к ширине

3.3 Исследование поведения продольных и поперечных 1Д плазменных мод в перпендикулярном магнитном поле
4 Спектр микроволновых возбуждений в 2Д электронных
кольцах
4.1 Введение
4.2 Изучение перехода от 2Д к 1Д плазменным возбуждениям в дисках и кольцах с различным отношением внешнего к внутреннему диаметру
4.3 Наблюдение поперечных магнитоплазменных мод и верхних гармоник КМП возбуждений в структурах с геометрией кольца
5 Магнитодисперсия и затухание краевых плазменных возбуждений в 2Д электронных дисках
5.1 Введение
5.2 Исследование магнитополевой зависимости краевых плазмонов при переходе от высокочастотного к низкочастотному пределу микроволнового возбуждения
5.3 Универсальная связь между холловской проводимостью и величиной затухания КМП
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Исследования свойств двумерных (2Д) электронных систем, таких как инверсионные и обогащенные слои в МДП-структурах, селективно легированные гетеропереходы, квантовые ямы, сверхрешетки и электронные слои на поверхности жидкого гелия, привели к интенсивному развитию новой области физики конденсированного состояния - физики низкоразмерных систем [1]. Во многом этот интерес связан с открытием в такого рода системах принципиально новых фундаментальных физических явлений - целочисленного и дробного квантового эффекта Холла. Другим немаловажным фактором развития физики низкоразмерных систем стал достигнутый прогресс в области технологии приготовления образцов, позволивший уменьшить характерные размеры элементов полупроводниковых структур до масштаба, сравнимого с межатомным расстоянием, а число электронов, участвующих в работе полупроводниковых устройств, до нескольких десятков и даже единиц. Как следствие, внедрение технологии столь высокого уровня оказалось тесно связано с развитием квантомеханической теории низкоразмерных электронных систем. Специфика такого рода объектов заключается прежде всего в том, что их энергетический спектр во многом определяется размерным квантованием, связанным с ограничением движения носителей в пространстве. На свойства низкоразмерных систем большое влияние оказывает многочастичное кулоновское взаимодействие. Эти факторы усложняют теоретическое моделирование процессов в таких системах и выводят на первый план экспериментальные методы исследования.

размерами будущей мезы;
(ііі) система «образец - фоторезистивное покрытие - пластинка» освещалась ультрафиолетовой лампой, в результате чего не защищенная маской область фоторезиста «затвердевала» под воздействием ультрафиолетового излучения;
(іу) облученная система опускалась в химический раствор, в котором смывалась вся «незатвердевшая» часть фоторезистивного покрытия и происходило травление находящихся под ним слоев АЮаАз/СаАэ и СаАв. Процедура продолжалась до тех пор, пока полностью не вытравливался слой СаАв с 2Д электронным каналом, и не начиналось травление нижнего слоя АЮаАэ/СаАа;
(у) после завершения процесса травления, мы получали мезы заданной формы, высотой порядка 300 нм, с поперечными размерами от нескольких микрон до нескольких миллиметров, внутри которых находилась 2Д электронная система. Оставшийся на поверхности структур слой фоторезиста легко удалялся с помощью пропанола.
На рис. 2.2 схематически изображены мезы в форме кольца и диска, изготовленные на одиночной квантовой яме СаАэ/АЮаАц с помощью описанной выше процедуры.
Для наших экспериментов были вытравлены структуры в форме диска, кольца и полоски следующих размеров и концентраций:
(а) массивы прямоугольных полосок с различным отношением длины к ширине А/РИ: Ь = 0.5,1,2 мм, У/ = 2,5,10,20,50,100,200 мкм. Плотность 2Д электронов для образцов, изготовленных на разных СаАэ подложках, составляла от 0.4 до 2.6 х 1011 см~2;