Магнитотранспорт и терагерцовый отклик в двумерных полупроводниковых структурах

• Автор: Спирин, Кирилл Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСПОРТА И ЦИКЛОТРОННОГО РЕЗОНАНСА В ДВУМЕРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 .Квантовый эффект Холла.

1.1.3. Механизм фототклика и роль случайного потенциала.

1.1.3. Механизм фототклика и роль случайного потенциала.

1.1.4 Фотоотклик на терагсрцовос излучение при наличии комнатного фона

1.1.5 Фотоотклик на излучение импульсного терагерцового лазера

1.2 Обменное усиление с,фактора в структурах с двумерным электронным газом. Электронный транспорт в гетероструктурах АбАьБв с квантовыми ямами

1.3 Исследования двумерных систем методом циклотронного резонанса

1.3.1. Циклотронный резонанс дырок в кремнии в квантующих магнитных полях.

1.3.2. Циклотронный резонанс и примесное магнитопоглощен не в ге героструктурах СеОеБ с квантовыми ямами.
1.3.3. Циклотронный резонанс электронов в квантовых ямах 1пЛА1БЬ. Эффекты испараболичиости зоны проводимости.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСПОРТА В ДВУМЕРНОМ ЭЛЕКТРОННОМ ГАЗЕ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ШАБАБЗВ
2.1 .Исследуемые образцы
2.2. Методика эксперимента
2.3. Уровни Ландау электронов в квантовых ямах кАбМтБв
2.4. Результаты и обсуждение
ГЛАВА З.ИССЛЕДОВАИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ МЕТОДОМ ЦИКЛ0ТРЮГО РЕЗОНАНСА.
3.1.Циклотронный резонанс в гетероструктурах 1кАбЛь8в с квантовыми ямами
3.1.1.Остаточная фотопроводимость в гетероструктурах 1пАзАЬ с квантовыми ямами
3.1.2. Исследование влияния ширины квантовой пАбАЯЬ ямы на закон дисперсии электронов.
3.2.ЦИКЛОТРОННЫЙ РЕЗОНАНС ДЫРОК В КРЕМНИИ В КВАНТУЮЩИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ
3.3.Исследование релаксации поглощения на циклотронном резонансе в
ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ОеЛЗЕЗ С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ ПРИ ОПТИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ НОСИТЕЛЕЙ
3.3.1. Методика исследования.
3.3.2. Влияние импульсного электрического поля на спектры магнитопоглоцения
3.3.3. Влияние постоянного электрического поля на релаксацию неравновесных электронов и дырок.
ГЛАВА 4. ЗАВИСИМОСТЬ ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ ФОТООТКЛИКА ПРИЕМНИКА НА ЦИКЛОТРОННОМ РЕЗОНАНС В УСЛОВИЯХ КВАНТОВОГО ЭФФЕКТА ХОЛЛА НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ОЛАЗАЬОЛЛЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
4.1. ФОТООТКЛИК ПРИЕМНИКА НА ШИРОКОПОЛОСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ИСТОЧНИКА ПРИ ВНЕШНЕМ ТЕПЛОВОМ ФОНЕ 0 К
4.2. Исследование временных характеристик фотоотклика приемника на широкополосное излучение горячих дырок в Ое.
4.4.Исследование временных характерно гик приемника на широкополосное излучении ТекаЗЕо
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ГО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Подробно описаны условия эксперимента для каждого источника терагерцового излучения. Предложена методика определения времени релаксации фотоотклика на основе биэкспонснциалыюй аппроксимации осциллограмм сигнала. Холла. Определен характерный масштаб флуктуаций случайного потенциала 0 0 А. По результатам экспериментальных исследований предложен механизм релаксации фотоотклика. Заключение содержит основные результаты, полученные в работе. Абсолютная величина эффективного дфактора электронов в гетсроструктурах пАзАБЬ с газом, определяемая из зсемановского расщепления осцилляций Шубникова дс Гааза, значительно превышает рассчитанное в рамках модели Кейна значение в квантовых ямах пАз вследствие обменного элсктронэлсктронного взаимодействия. Циклотронная масса электронов в гетероструктурах пАяАБЬ с электронным газом увеличивается при уменьшении толщины квантовой ямы пАв от нм до нм вследствие непараболичности зоны проводимости. В гстероструктурах ОсСеБ II типа с остаточными мелкими примесями, возбуждаемых межзонной подсветкой, приложение греющего латерального электрического ноля приводит в целом к ускорению релаксации сигнала поглощения на ЦР электронов и дырок. При этом в электрических полях, соответствующих ударной ионизацией очень мелких 2 мэВ акцепторов наблюдается замедление релаксации. Релаксация фотоотклика на ЦР электронов в гетероструктуре СаАйАЮаЛя в условиях КЭХ не описывается одним временем релаксации. Зависимость быстрого времени, определяемого масштабом флуктуаций случайного потенциала, от магнитного поля имеет минимум в центре плато КЭХ и два максимума на краях плато, что связано с фундаментальным свойством выключения экранирования случайного потенциала в условиях КЭХ. Дзержинск, , Кстово, Всероссийских симпозиумах Нанофизика и наноэлектроника , , , Нижний Новгород, й Международной конференции по узкозонных полупроводникам , Тулуза, Франция, а также на семинарах ИФМ РАН и ННГУ. По теме диссертации опубликованы печатных работ, в том числе 4 статьи в реферируемых журналах, 2 статьи в продолжающемся рецензируемом издании Ii i i и публикаций в сборниках тезисов докладов и трудов конференций, симпозиумов и совещаний. ГЛАВА 1. Квантовый эффект Холла КЭХ явление квантования холловской проводимости оху или поперечного сопротивления ЯцЯху, проявляющееся в возникновении плато Кху в зависимости от концентрации электронов или от магнитного поля наблюдается в системах с двумерным 2Э электронным газом при низких температурах в сильном магнитном поле. В чех же условиях, где наблюдаются плато очу. Целочисленный КЭХ был впервые описан в работе Новый метод очень точного определения постоянной тонкой структуры, основанный на измерении квантованного холловского сопротивления К. Юштцинга, Г. Дорда и М. Пеппер , где было обнаружено, что в некоторых интервалах значений поверхностной концентрации носителей пъ холловское сопротивление кремниевого МОПтранзистора принимает не зависящие от геометрии прибора фиксированные значения, определяемые только постоянной Планка и зарядом электрона Рис 1. Квантовый эффект Холла в двумерном электронном газе наблюдается при выполнении условия квантования электронного спектра в сильном магнитном поле квантования Ландау. Нормальное к поверхности электрическое поле, создаваемое в использованной в работе МОПсгруктуре металлокислполупроводник напряжением на затворе, приводит к размерному квантованию движения электронов по нормали к границе полупроводник окисел, а нормальное к поверхности магнитное иоле В превращает энергетический спектр электронов в совокупность дискретных уровней Ландау. Число состояний на каждом уровне Ландау составляет М еВ1сИ без учета спинового и долинного вырождения. Наличие рассеяния приводит к уширению уровней Ландау. Если в пределах уширенного уровня подзоны Ландау существуют незаполненные состояния, т. Ферми Ег лежит внутри подзоны Ландау, то рассеяние возможно в пределах этой подзоны. Если же уровень Ферми лежит между уровнями Ландау, то наличие энергетического зазора между заполненным и пустым уровнями Ландау препятствует рассеянию.