Магнетотранспортные явления в гетероструктурах GaAs/AIAs при больших факторах заполнения

• Автор: Быков, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 265 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений и обозначений

Введение

Глава 1. Перенос заряда в модулированных полупроводниковых структурах

§1.1. Подавление кулоновского рассеяния на примесях

§1.2. Квазиклассические и квантовые явления переноса в поперечном

магнитном поле

§1.3. Нелинейные явления в скрещенных электрическом и магнитном

полях

§1.4. Неравновесные магнетотранспортные явления в двумерных системах в

присутствии микроволнового излучения
Глава 2. Исследуемые образцы и методика эксперимента
§2.1. Методы измерения сопротивления и проводимости в поперечном
магнитном поле
§2.2. Технология изготовления образцов
§2.3. Методика эксперимента
§2.4. Транспортные параметры гетероструктур СаАз/АЬЛд
Глава 3. Линейный транспорт в поперечном магнитном поле
§3.1. Квазиклассическое отрицательное магнетосопротивление двумерного
электронного газа
§3.2. Магнетофононные осцилляции сопротивления в двумерной электронной
системе
§3.3. Магнето-межподзонные осцилляции сопротивления в двухподзонной
электронной системе
§3.4. Сосуществование магнетофононных и магнето-межподзоных
осцилляций сопротивления в двухподзонной системе
Результаты и выводы главы

Глава 4. Нелинейный магнетотранспорт в двумерной системе
§4.1. Отрицательное магнетосопротивление
§4.2. Состояние с нулевым дифференциальным сопротивлением
§4.3. Разогрев в двумерной системе с дискретным спектром
§4.4. Туннелирование Зинера
Результаты и выводы главы
Глава 5. Фотоотклик двумерной системы на микроволновое облучение
§5.1. Два типа осцилляций магнетосопротивления двумерного электронного
газа в присутствии микроволнового излучения
§5.2. Зануление сопротивления двумерного электронного газа в присутствии
микроволнового излучения в поперечном магнитном поле
§5.3. Проводимость двумерного электронного газа в присутствии
микроволнового излучения в поперечном магнитном поле
§5.4. Микроволновое фотосопротивление в баллистическом мостике
§5.5. Осцилляции микроволновой ЭДС в диске Корбино
Результаты и выводы главы
Глава 6. Неравновесные явления в двухподзонной системе
§6.1. Переворот магнето-межподзонных осцилляций сопротивления
§6.2. Туннелирование Зинера в двойной квантовой яме
§6.3. Состояние с нулевым дифференциальным сопротивлением в
двухподзонной системе
§6.4. Нелинейный эффект Холла
§6.5. Магнетотранспорт в двухподзонных системах в присутствии
микроволнового излучения
Результаты и выводы главы
Заключение
Список литературы

Список сокращений и обозначений
ВАХ - вольтамперная характеристика
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
ММП - магнето-межподзонный, магнето-межподзонные
МС - магнетосопротивление
МП - магнетопроводимость
МФ - магнетофононный, магнетофононные
ШДГ - Шубникова - де Гааза осцилляции
2В - двумерный, двумерная
В - магнитное поле
с1 - толщина
- уровень Ферми Д|С - напряженность постоянного электрического поля
£ас - напряженность переменного электрического ПОЛЯ
Ет - напряженность переменного электрического ПОЛЯ
е - заряд электрона
Г - частота
Де) - функция распределения Ферми-Дирака
к - постоянная Планка
Н - постоянная Планка, деленная на 2л
/ас - переменный электрический ток
1Лс - постоянный электрический ток
/р - переменный электрический ток
/ш - переменный электрический ток
,ДС - плотность постоянного электрического тока
Д, - критическая плотность постоянного электрического тока
кв - постоянная Больцмана
£р - волновой вектор Ферми

Как следует из теоретического анализа и достигнутых экспериментально величин подвижности, селективное легирование как метод увеличения и и, соответственно, проводимости полупроводниковых систем, в первую очередь таких как гетеропереходы ОаАз/АЮаАз, к настоящему времени практически исчерпал свои возможности. Другим варьируемым параметром, увеличивающим а полупроводниковых структур, является концентрация свободных носителей заряда. В 21) системе на основе 8-легированной гетероструктуры СаАз/АЮаАз электронная концентрация определяется следующим простым соотношением [61]:
пе = £с1|ДР|/(471|е|бО, (1-1)
где пе - концентрация свободных электронов в 2Б квантовой яме, Ва -диэлектрическая константа нелегированного спейсера, |ДК| - разрыв зоны проводимости на гетерогранице между слоями ОаАэ и АЮаАв, с1 - расстояние между 5-легированным слоем и квантовой ямой, то есть толщина спейсера.
Итак, для увеличения р методом модулированного легирования нужно увеличивать толщину спейсера й, что неизбежно ведёт, как это следует из соотношения (1.1), к уменьшению пе в проводящем канале. Такой способ подавления рассеяния на случайном потенциале легирующей примеси не является оптимальным для получения высокой с, которая определяется не только р. но еще и пе. Недостатком реализации этого метода в традиционных гетеропереходах СаАз/АЮаАз является то, что он не позволяет получать в них одновременно высокие величины р и пе.
Этот недостаток отсутствует в селективно-легированной гетероструктуре ОаАз/А1Аз, предложенной в работе [8]. Её зонная диаграмма изображена на рис. 1.9. В такой модулированной полупроводниковой структуре увеличение а достигается не только пространственным разделением областей легирования и транспорта носителей заряда, но ещё и экранировкой рассеивающего потенциала Х-электронами, локализованными вблизи 8-легированных слоев в боковых сверхрешёточных барьерах А/ОаАз.