Высокочастотный транспорт в квантово-размерных системах на основе германия и кремния : бесконтактные методы исследования

• Автор: Малыш, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Размерное квантование энергетического спектра носителей заряда в полупроводниковых структурах

1.2. Двумерный электронный газ в поперечном магнитном поле

1.3. Целочисленный квантовый эффект Холла

1.4. Взаимодействие двумерной электронной системы с поверхностной акустической волной .

1.5. Взаимодействие двумерной электронной системы с квази-ТЕМ-волной

1.6. Прыжковая проводимость на переменном токе

Глава 2. Методики измерения

2.1. Акустическая методика

2.2. Микроволновая методика
2.3. Экспериментальная установка
2.4. Объекты исследования
Глава 3. Высокочастотная проводимость тяжелых дырок в поперечном
магнитном поле
3.1. Экспериментальные результаты
3.2. Определение параметров двумерного дырочного газа
3.3. Механизм проводимости тяжелых дырок при малых числах заполнения
3.4. Выводы
Глава 4. Высокочастотная проводимость тяжелых дырок в наклонном магнитном поле
4.1. Определение g-фaктopa
4.2. Влияние продольной компоненты магнитного поля на g-фaктop и циклотронную массу .
4.3. Выводы
Глава 5. Высокочастотная проводимость дырок в двумерном массиве
квантовых точек Се в 81
5.1. Линейный режим
5.2. Нелинейный режим
5.3. Выводы
Глава 6. Высокочастотная проводимость тяжелых дырок в
структуре р-81Се/Се/81Се. Микроволновая методика
6.1. Экспериментальные результаты
6.2. Обсуждение экспериментальных результатов
6.3 Выводы
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Полупроводниковые системы пониженной размерности (квантово-размерные системы) являются в настоящее время одними из самых важных и востребованных объектов исследования в физике полупроводников. Это обусловлено рядом их уникальных свойств, которые не наблюдаются в обычных трехмерных структурах. Приложение внешнего магнитного поля перпендикулярно плоскости квантовой ямы приводит к тому, что энергетический спектр носителей заряда становится полностью дискретным. Квантование энергии носителей заряда и изменение их волновой функции в сильных магнитных полях обеспечивают появление новых квантовых явлений, среди которых особое место занимает целочисленный квантовый эффект Холла (ЦКЭХ).
В последнее время перспективными выглядят низкоразмерные полупроводниковые системы на основе 51 и ве. Несмотря на значительную разницу в значениях параметров кристаллических решеток Б1 и ве, доходящей до 4% и приводящей к тому, что выращенные на подложке слои всегда будут напряженными, системы на основе данных материалов нашли ряд интересных применений в области производства высокочастотных транзисторов и инфракрасных фотодекторов [1]. Такие системы интересны тем, что они имеют сложную структуру валентной зоны с вырожденными подзонами легких и тяжелых дырок. Вследствие механических напряжений это вырождение снимается, при этом в зависимости от типа механических напряжений (деформации сжатия или растяжения) появляется возможность изучать свойства легких и тяжелых дырок по отдельности.
Применение структур на основе 51 и Се для создания новых полупроводниковых устройств требует глубокого понимания их фундаментальных свойств. Одной из важных характеристик низкоразмерных систем является реализуемый в них механизм проводимости носителей заряда. Получить информацию о нем можно, изучая зависимости проводимости носителей заряда от магнитного поля, частоты и температуры. С этой целью используются разнообразные методики исследования, включая те, которые позволяют проводить измерения проводимости без использования электрических контактов. Примерами таких бесконтактных методик являются акустическая методика и микроволновая методика, которые были впервые успешно применены в работах [2] и [3] соответственно для изучения проводимости в двумерных системах СаАв/АЮаАз.
Таким образом, изучение проводимости носителей заряда в низкоразмерных системах на основе материалов 51 и ве является весьма актуальной задачей современной физики полупроводников. При этом особенно важно иметь возможность проводить измерения проводимости без использования электрических контактов.

Рис. 14. Конфигурация ВШП, использованных в акустической методике.