Особенности проводимости двумерных туннельных структур с сильными рассеивателями

• Автор: Иванов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 60 с.

Введение и общая характеристика работы

Глава 1. Влияние формы потенциальной ямы на транспортные свойства квази-20 систем с 5—слоями

1.1 Введение

1.2 Образцы

1.3 Измерение холловских параметров

1.4 Результаты измерений

1.4.1 Двойные слои

1.4.2 Замороженная фотопроводимость

1.4.3 Диамагнитное выталкивание

1.5 Заключение по первой главе

Глава 2. Антипересечение туннельных резонансов в магнитном поле

2.1 Введение в туннельную спектроскопию гетероструктур
2.1.1 Туннельная, или одночастичная плотность состояний
2.1.2 Туннелирование и коллективные возбуждения
2.1.3 Магнитотуннельная спектроскопия
2.2 Проблема пересечения туннельных пиков,
связанных с разными уровнями Ландау
2.3 Измерения
2.3.1 Образцы
2.3.2 Эксперимент
2.4 Результат
2.5 Возможные причины антикроссинга
2.5.1 Разориентация магнитного поля
2.5.2 Непараболичность спектра Е{к)
2.5.3 Туннелирование с участием 2В магнитоплазмонов

2.6 Заключение по второй главе
Глава 3. Резонансные магнитополяроны в квантовой яме
3.1 Введение
3.2 Измерения
3.2.1 Образцы
3.2.2 Эксперимент
3.3 Результат
3.4 Заключение по третьей главе
Заключение: сводка основных результатов
Приложения
Приложение А. Схемы измерений
А.1 Измерения холловских параметров
А.2 Туннельные измерения
Приложение Б. Туннельные характеристики с учетом
уширенных подзон
Б.1 Простой случай - туннелирование в максимум
плотности состояний
Б.2 Строгое решение с учетом уширенных уровней
Приложение В. Вэйвлет-преобразование
Литература
Введение и общая характеристика работы
Развитие методов роста полупроводниковых структур, зонной инженерии и микроструктурирования, стимулированные миниатюризацией электронных приборов, привели к созданию высококачественных тонкослойных полупроводниковых гетероструктур и приборов малых размеров на их основе, в которых, вследствие сравнимости толщин слоев с длиной волны де Бройля, значительную роль играют квантовые эффекты, например, квантование импульса и энергетического спектра, туннелирование и резонансное туннелирование носителей. Это привело к появлению новой области фундаментальных и прикладных исследований- физики и техники низкоразмерных систем (главным образом, двумерных - 2Б). В настоящее время наиболее востребованными в фундаментальных исследованиях являются 2Б системы на основе III-V гетеропереходов, в частности, на основе СаАз/АЮаАэ. Более того, перспективными, особенно с точки зрения применений в электронике, считаются подобные структуры с включенными в них ультратонкими слоями, содержащими легирующие примеси (5-легирование) или массивы самоорганизованных квантовых точек. Электроны сильно рассеиваются на таких включениях, что и определяет специфику структур указанного типа. Именно такие системы исследованы в настоящей работе, чем и определяется актуальность темы исследования.
Типичные структуры, использованные в данной работе, содержат две 2Б подсистемы, созданные с использованием туннельных барьерных слоев, 5-легированных кремнием слоев или монослоев квантовых точек 1пАэ.
Используемое в работе понятие “сильный рассеиватель” требует специального пояснения. В большинстве исследований туннельных 2Б структур используются “чистые” системы, в которых превалируют процессы туннелирования с сохранением компоненты импульса, параллельного границам раздела, или номера уровня Ландау. При измерении туннельных спектров это приводит к многократному различию в амплитуде резонансных пиков, отвечающих процессам с сохранением и без сохранения указанных квантовых чисел. Как следствие этого процессы без их сохранения обычно проявляются слабо. “Сильные рассеиватели”, введенные в систему, выравнивают вероятности (и амплитуды пиков) для этих двух типов процессов, что позволило наблюдать взаимодействие различных процессов туннелирования.
Цель настоящей работы - выявить и исследовать эффекты в 2Б системах, к которым приводит наличие сильных рассеивателей в многослойных туннельных
Приложение

Рис. А.6: Дифференциальная проводимость 0(У,В), рассчитанная по формуле А.5.
Б.2 Строгое решение с учетом уширенных уровней
Точное выражение для туннельного тока запишем так:
/(У, В) ~ [ ■ Т ■ £>я • (/ь - /к)дЕдЕ1дЕк (А.5)
где И1'11 — плотность состояний А.4 для эмиттера (Ь) или коллектора (Б), зависящая от магнитного поля и энергии вдоль 2Б слоя _Б2£|(Х'>Л) = Е — Еь'к Т — прозрачность барьера для электрона с энергией Е,
= (1 + ехр[ ~к/ -])-1 распределение Ферми,
Ер' — энергия Ферми для 2Б систем, к,Т — константа Больцмана и температура.
Уширение по магнитному полю включено в плотность состояний И1'11, а ушире-ние уровней размерного квантования, связанное с их конечным временем жизни, считается гауссовым и учитывается при интегрировании А.5. Дифференциальная проводимость С(У, В) получается численным дифференцированием тока по напряжению. Используя некоторые разумные параметры, получаем рис. А.6.