Электронный транспорт в субмикронных кольцевых интерферометрах на основе GaAs полупроводниковых гетероструктур

• Автор: Номоконов, Дмитрий Владиленович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Список сокращений и обозначений

1D - одномерный

2D - двумерный

ACM - атомно-силовой микроскоп

ДЭГ - двумерный электронный газ

КПСР - короткопериодная сверхрешётка

МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия

ОАБ - осцилляции Ааронова-Бома

ОМС - отрицательное магнетосопротивление

POP - резонансное обратное рассеяние

В - напряженность магнитного поля

е - величина электрического заряда электрона
/? - постоянная Планка
I - длина свободного пробега электронов по импульсу
Lq, - длина фазовой когерентности
in* - эффективная масса электрона
п - концентрация электронов
гс - Ларморовский радиус
s - коэффициент связи кольца с подводом
Ф0 - квант магнитного потока
Я - длина волны электрона
fj - подвижность носителей заряда
v - фермиевская скорость электронов
сос - циклотронная частота
г - время свободного пробега электронов по импульсу

Список сокращений и обозначений
Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи
§1.1. Эффект Ааронова-Бома в твердотельных мезоскопических структурах.. 16 §1.2. Резонансное обратное рассеяние и отрицательное магнетосопротивлепие
в физике низкоразмерных структур
§1.3. Транспортные особенности субмикронных кольцевых интерферометров

Постановка задачи
Глава 2. Исследуемые образцы и методика эксперимента
§2.1. Технология изготовления образцов
§2.2. Методика магнетотранспортных измерений
Глава 3. Теоретический анализ эффекта Ааронова-Бома в одномерном кольцевом
интерферометре
§3.1. Резонансное туннелирование. Проводимость одномодовой квантовой
проволоки с двумя барьерами
§3.2. Резонансное обратное рассеяние. Проводимость одномодовой квантовой
проволоки с ответвлением
§3.3. Теоретический анализ эффекта Ааронова-Бома в одномерном кольце.
Амплитуда и форма квантовых осцилляций
§3.4. Ш кольцо с неодинаковыми коэффициентами связи па входе и выходе
§3.5. Ш кольцо с несимметричны делением амплитуд в разветвлении
§3.6. Рамки рассматриваемой модели. Влияние температуры и других
факторов на амплитуду ОАБ
Основные результаты и выводы главы
Глава 4. Амплитуда осцилляций Ааронова-Бома в субмикронном кольцевом
интерферометре

§4.1. Амплитуда осцилляций Ааронова-Бома в субмикронном кольцевом
интерферометре в зависимости от средней проводимости
§4.2. Влияние киральности Ферми-системы на температурную зависимость амплитуды осцилляций Ааронова-Бома в субмикронном кольцевом
интерферометре
Основные результаты и выводы главы
Глава 5. Резонансное обратное рассеяние и отрицательное магнетосопротивлепие
в субмикронных кольцевых интерферометрах
§5.1. Геометрия областей разветвления субмикронного кольцевого
интерферОхметра
§5.2. Результаты экспериментального исследования резонансного обратного рассеяния и отрицательного магнетосопротивления в субмикронных кольцевых
интерферометрах
§5.3. Объяснение транспортных особенностей субмикронных кольцевых
интерферометров в рамках модели резонансного шлейфа
Основные результаты и выводы главы
Заключение
Список литературы
Приложения

происходят осцилляции Тт, =-(ТУтп +Tymm) = ■ I + V; , I2 Г;. Соответственно,
2 ' (] -г;г:у
относительная амплитуда осцилляций коэффициента прохождения будет
^- = 2^—= —-ф- . Когда прозрачности барьеров й2 и /22 малы и,
L Lt + L 1 + 'i'C
соответственно, Г/ —» 1, Г} —* 1 , относительный размах осцилляции ^—«2 ,
независимо от абсолютной величины осцилляций (определяемой коэффициентами туннелирования).
Ширина резонансных пиков, определяемая как ширина на полувысоте, находится из условия 7V(&L) = Tm, . Из этого условия получаем
coskL = ± - . При t « I, l2 « 1 имеем ±coskL^{-rIr2)l2 « (tf+t22)/4.
у12у]+r2r2
Решение этого уравнения кЬ « л1±Г+т, где
Г=(>12+Ь2)/4 (3.6)
есть полуширина резонанса асимметричной двухбарьерной структуры. Видно, что ширина пиков резонансного прохождения в такой идеальной структуре полностью определяется величинами утечки из резонатора, задаваемыми коэффициентами прохождения через барьеры й2 и 12. Вблизи резонансов коэффициент прохождения (3.4) иногда удобно записать в форме резонанса Брейта-Вигнера [77,65]: Г2
1>« = ^яп —i т , где 5- величина отстройки от п-ого резонанса (kl=n 2+5 +mi).
Г~ +5~
В реальности ширина резонансных пиков зависит не только от величины утечки, но и от температуры (см. §3.6) и от интенсивности процессов сбоя фазы. Один из способов моделирования процессов сбоя фазы - виртуальное подключение рассматриваемой резонансной структуры к фиктивному электронному резервуару, хаотизирующему фазы реинжектируемых электронов [77]. В этой модели для квантовой проводимости двухбарьерной структуры было получено следующее выражение :