Проводимость двумерных систем при переходе от слабой к сильной локализации

• Автор: Шерстобитов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Глава I. Транспорт в слабых электрических полях

§ 1. Квантовые поправки

Интерференционная поправка

Электрон - электронное взаимодействие

Экспериментальные исследования квантовых поправок

Квантовые поправки приуменьшении проводимости

§2. Прыжковая проводимость

Прыжковая проводимость в сильно легированных сильно компенсированных

полупроводниках

Экспериментальные исследования прыжковой проводимости в двумерных структурах

Глава II. Нсомическая проводимость

§ 1. Зависимость проводимости от напряженности электрического поля при
диффузионной проводимости
Разогрев электронного газа при диффузионной проводимости, эксперимент. 35 §2. Неомическая прыжковая проводимость
Выводы и постановка задачи
Глава III. Методика эксперимента
Образцы
Установка для исследования гальваномагнитных явлений в стационарных магнитных полях
Глава IV. Гальваномагпитные явления в двумерных структурах
СаАвЛпСаАвАЗаАз
§1. Слабая локализация при величине кр1>3
§2. Слабая локализация при величине кр1~2
§3. Слабая локализация при величине кР1->1
Краткие выводы
Глава V. Неомическая проводимость
§ 1. Разогрев носителей при проводимости больше е2/Ь
Зависимость скорости релаксации энергии от температуры электронного
газа и решетки
Зависимость скорости релаксации энергии от концентрации носителей
§2. Неомическая проводимость при величине проводимости меньше е2/Ь
Краткие выводы И
Заключение
Литература

Повышенный интерес к низкоразмерным системам связан с развитием микроэлектроники. Использование свойств низкоразмерных систем позволяет создавать на их основе новые приборы. Примером может служить полевой транзистор с высокой подвижностью электронов, в котором проводящий двумерный слой и примесь разделены барьером, или светоизлучающие приборы с квантовыми точками. Не малую роль в развитии физики низкоразмерных систем сыграло развитие технологии, в особенности методов молекулярно-лучевой эпитаксии. Применение этих методов позволяет конструировать структуры с новыми свойствами. Для получения требуемых свойств необходимо глубокое понимание физики низкоразмерных систем, которое может быть получено только благодаря проведению тщательной исследовательской работы.
В низкоразмерных системах движение носителей тока ограничено в одном или нескольких направлениях, что в первую очередь приводит к размерному квантованию, т.е. к изменению энергетического спектра носителей тока. Такое изменение спектра приводит к возникновению новых эффектов (например, целочисленного и дробного квантового эффекта Холла) и существенно меняет известные эффекты, в том числе квантовые поправки к проводимости.
Так, если в трехмерном случае квантовые поправки дают лишь малую добавку к проводимости, то в двумерном случае относительная величина квантовых поправок заметно больше, а их абсолютная величина слабо зависит от проводимости. Таким образом, при уменьшении проводимости или понижении температуры величина квантовых поправок может стать сравнима с классической проводимостью. В результате при низкой проводимости квантовые поправки могут привести к сильной

температурной зависимости проводимости, которую можно ошибочно принять за признак перехода к прыжковому механизму проводимости.
Общепринято, что если проводимость двумерной системы становится меньше кванта проводимости е2/к (е- заряд электрона, к- постоянная Планка) и наблюдается сильная температурная зависимость проводимости, механизм проводимости является прыжковым. Этот критерий используется в большом числе работ для определения механизма проводимости [1-11].
При этом обычно не обращают внимания на то, что в этих условиях наблюдаются эффекты характерные для диффузионного механизма проводимости, например, отрицательное магнитосопротивление, близкое по форме к отрицательному магнитосопротивлению, связанному с подавлением слабой локализации [1-3,5], и эффект Холла [1-3,5], который дает правильную концентрацию носителей. Кроме того, в большинстве экспериментальных работ не проверяется наличие характерных эффектов для прыжковой проводимости: перехода к £з и е} режимам проводимости [1,4].
Поэтому для определения механизма проводимости необходимо проводить дополнительные исследования, которые давали бы более однозначный ответ. Исследование неомической проводимости может помочь различить механизмы проводимости. Это основано на том, что механизмы возникновения нелинейности качественно отличны в режиме прыжковой и диффузионной проводимости. Так при диффузионной проводимости неомичность связана только с разогревом электронного газа. При прыжковой проводимости появляются дополнительные механизмы нелинейности, связанные с изменением вероятности прыжков в сильном электрическом поле и ударной ионизацией.
Цель настоящей работы заключается в следующем:
■И 2У

Рисунок III.4. Схема усилителя канала напряжения с потенциальных пар образца.