Коллективные и одночастичные возбуждения в двойных электронных слоях

• Автор: Товстоног, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Содержание
* ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Спектр возбуждения в трехмерных системах

1.2 Спектр возбуждения в квазидвумерных системах

1.2.1 Внутризонные возбуждения

1.2.2 Межподзонные возбуждения

1.3 Квазидвумерные системы в квантующем магнитном поле .

1.3.1 Целочисленный квантовый эффект Холла

1.3.2 Дробный квантовый эффект Холла

1.3.3 Спектр магнетовозбуждений в двумерном электрон-

^ ном газе
1.4 Двойные квазидвумерные системы в квантующем магнитном поле
1.5 Спектр возбуждения двойных квазидвумерных систем . .
2 ОБРАЗЦЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА
2.1 Одиночные и двойные квантовые ямы с (5-легированием на основе АЮаАэ/СаАз
2.2 Экспериментальная методика
3 Межподзонные коллективные возбуждения квазидвумер-
ной электронной системы во внешнем магнитном поле.
3.1 Межподзонные бернштейновские моды

3.2 Взаимодействие межподзонных бернштейновских мод с основными СОЕ и БОЕ модами
3.3 Взаимодействие основных и бернштейновских мод с ЬО-фононами
3.4 Антифазные межподзонные моды
4 Коллективные возбуждения в двойных квантовых ямах без туннельной связи во внешнем магнитном поле
4.1 Акустические и оптические магнитоплазменные возбуждения в двойных электронных слоях
4.2 Акустические и оптические плазменные возбуждения в двойных квантовых ямах в параллельном магнитном поле
5 Коллективные и элементарные возбуждения в двойных квантовых ямах с туннельной связью
5.1 Элементарные возбуждения в двойных электронных слоях
с туннельной связью
5.2 Коллективные возбуждения в двойных квантовых ямах с сильной туннельной связью,
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

ВВЕДЕНИЕ.
Исследование полупроводниковых низкоразмерных электронных систем в течение последних десятилетий является одним из наиболее актуальных и интенсивно развивающихся направлений в физике твердого тела. В первую очередь, это связано с открытием принципиально новых фундаментальных физических явлений - целочисленного и дробного квантового эффекта Холла. Кроме того, достигнутый прогресс в области технологии приготовления образцов позволил уменьшить характерные размеры элементов полупроводниковых структур до масштаба, сравнимого с межатомным расстоянием, а число электронов, участвующих в работе полупроводниковых устройств, достигло нескольких десятков и даже единиц. Поэтому 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.
Полупроводниковые гетероструктуры на основе СаАз/АЮаАэ, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии, являются очень удобными объектами для экспериментального исследования электрон-дырочных и электрон-электрон ных систем в условиях размерного кван-
между величиной межслоевого кулоновского взаимодействия е2/(ес£) {в. - расстояние между центрами квантовых ям) и величиной одночастичной тунельной щели А5Д5. Экспериментально была определена фазовая диаграмма, показывающая наличие континуума несжимаемых состояний КЭХ между двумя предельными режимами, когда е2/{ей) Д5Д5 и е2/(ей) А5Д5. Было доказано, что при и = I состояние квантово-
го эффекта Холла существует в пределе нулевого тунелирования, как и было предсказано теоретически [42, 39]. В слабом туннельном режиме, когда расстояние между слоями превышало критическое значение, наблюдался предсказанный [40, 43, 44] фазовый переход из несжимаемой жидкости Лафлиновского типа в сжимаемую фазу.
1.5 Спектр возбуждения двойных квазидвумерных систем
Наличие дополнительной степени свободы в ДКЯ, приводит к появлению новых ветвей колебаний, некоторые из них напоминают ионизованные волны в газовой плазме, а другие аналогичны возбуждениям экси-тонного типа [48, 49]. В двухслойных системах специфическими чертами отличается также затухание Ландау.
Простейший случай двухкомпонентной двумерной плазмы реализуется в системе двух квантовых ям, разделенных диэлектрическим промежутком. Предполагается, что в каждой яме электроны заселяют только нижний уровень, а туннелирование сквозь диэлектрик пренебрежимо мало (учет туннелирования делает систему вполне эквивалентной квантовой яме с двумя заселенными уровнями см. [48]). В предположении