Одномерная электронная жидкость на краю двумерной электронной системы в режиме квантового эффекта Холла

• Автор: Девятов, Эдуард Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Оглавление
Введение
0.1 Цели работы
0.2 Актуальность работы
0.3 Научная новизна работы
0.4 Практическая значимость работы
0.5 Основные результаты, выносимые на защиту
0.6 Достоверность и обоснованность полученных результатов
0.7 Личный вклад автора
0.8 Апробация работы
0.9 Структура и объём диссертации
0.10 Структура и краткое содержание диссертации
0.11 Список публикаций основных результатов диссертационной работы
1 Экспериментальные методы
1.1 Двумерные электронные системы
1.2 Получение низких температур и сильных магнитных полей
1.3 Методы магнетотранспортной спектроскопии в режиме квантового эффекта Холла
1.4 Исследование транспорта между со-направленными краевыми состояниями при
сильных разбалансах
1.4.1 Литературный обзор и постановка задачи
1.4.2 Геометрия образцов
1.4.3 Получение вольт-амперных характеристик
1.4.4 Анализ вольт-амперных характеристик. Спектроскопия на краю
1.4.5 Перераспределение заряда между краевыми состояниями при сильном разбалансе
1.5 Основные выводы Главы
2 Энергетическая щель на уровне Ферми в несжимаемой полосе
2.1 Циклотронная щель
2.2 Спиновая щель
2.2.1 Литературный обзор и постановка задачи
2.2.2 Экспериментальные результаты
2.2.3 Обсуждение результатов
2.3 Основные выводы Главы

3 Создание области динамически поляризованных ядерных спинов при транспорте между спин-расщеплёнными краевыми состяниями
3.0.1 Литературный обзор и постановка задачи
3.0.2 Экспериментальные результаты
3.0.3 Обсуждение
3.1 Основные выводы Главы
4 Реконструкция объёмного и краевого спектров в двуслойных электронных системах
4.1 Реконструкция объёмного спектра в двуслойных системах
4.1.1 Литературный обзор и постановка задачи
4.1.2 Структура широкой квантовой ямы с узким туннельным барьером в центре
4.1.3 Спектр в нормальном магнитное поле
4.1.4 Реконструкция спектра в наклонном магнитное поле
4.2 Сравнение сценария фазового перехода в двуслойных системах в режиме целочисленного КЭХ и в однослойной системе в режиме дробного КЭХ
4.2.1 Литературный обзор и постановка задачи
4.2.2 Экспериментальные результаты
4.2.3 Обсуждение
4.3 Реконструкция краевого спектра двуслойной электронной системы при фазовом
переходе в объёме
4.3.1 Литературный обзор и постановка задачи
4.3.2 Образцы
4.3.3 Экспериментальные результаты
4.3.4 Обсуждение
4.4 Создание топологических дефектов в структуре краевых состояний и управление
такими дефектами
4.4.1 Литературный обзор и постановка задачи
4.4.2 Идея эксперимента
4.4.3 Экспериментальные результаты
4.4.4 Обсуждение
4.5 Основные выводы Главы
5 Реконструкция объёмного и краевого спектров в двумерной электронной системе с сильным спин-орбитальным взаимодействием
5.0.1 Литературный обзор и постановка задачи
5.0.2 Образцы InxGa-xAs
5.0.3 Экспериментальные результаты: веер Ландау
5.0.4 Экспериментальные результаты: локальные исследования на краю
5.0.5 Обсуждение результатов
5.1 Основные выводы Главы
6 Исследование транспорта поперёк края в режиме дробного квантового эффекта Холла
6.1 Литературный обзор и постановка задачи

6.1.1 Современное понимание дробного квантового эффекта Холла
6.1.2 Край образца в режиме дробного квантового эффекта Холла
6.1.3 Постановка задачи
6.2 Установление равновесия на краю на больших масштабах длин
6.2.1 Образцы
6.2.2 Экспериментальные результаты
6.2.3 Обсуждение
6.3 Транспорт через отдельную несжимаемую полоску при сильном разбалансе. Зависимость длины установления равновесия от разбаланса
6.3.1 Образцы
6.3.2 Экспериментальные результаты
6.3.3 Обсуждение
6.4 Установление равновесия на краю для сложных состояний дробного КЭХ
6.4.1 Образцы
6.4.2 Экспериментальные результаты
6.4.3 Обсуждение
6.5 Основные выводы Главы
7 Перенос энергии на краю в режиме сильного разбаланса
7.0.1 Литературный обзор и постановка задачи
7.0.2 Особенности экспериментальной методики
7.0.3 Экспериментальные результаты
7.0.4 Обсуждение
7.1 Основные выводы Главы
8 Электронные интерферометры в режиме квантового эффекта Холла
8.1 Литературный обзор и постановка задачи
8.1.1 Принцип работы электронных интерферометров в режиме квантового эффекта Холла
8.1.2 Создание интерференционной схемы для электронов при помощи квантовых
точечных контактов
8.1.3 Интерферометр типа Фабри-Перо
8.1.4 Интерферометр типа Маха-Цендера
8.2 Методика эксперимента. Квантовые интерферометры на основе со-направленных краевых состояний
8.3 Интерферометр квази-Фабри-Перо
на основе со-направленных краевых состояний
8.4 Интерферометр типа Маха-Цендера на основе со-направленных краевых состояний
8.4.1 Режим целочисленного квантового эффекта Холла
8.4.2 Режим дробного квантового эффекта Холла
8.4.3 Заключение
8.5 Основные выводы Главы
Заключение
Благодарности

7. Deviatov E. V., Wurtz A., Lorke A., Melnikov M. Yu., Dolgopolov V. T., Reuter D., and Wieck A. D., Two relaxation mechanisms observed in transport between spin-split edge states at high imbalance // Phys. Rev. B. - vol. 69, - pp. 115330.
8. Dolgopolov V. T., Shashkin A. A., Deviatov E. V., Hastreiter F., Hartung M., Wixforth A., Campman K. L., and Gossard A. C., Electron subbands in a double quantum well in a quantizing magnetic field // Phys. Rev. B. - 1999. vol. 59, - pp. 13235-13241.
9. Dolgopolov V.T., Tsydynzhapov G.E., Shashkin A.A., Deviatov E.V., Hastreiter F., Hartung M., Wixforth A., Campman K. L., and Gossard A. C., Magnetic-field-induced hybridization of electron subbands in a coupled double quantum well // JBTP Letters. - 1998. vol. 67 (8), - pp. 595-601.
10. Deviatov E.V., Khrapai V.S., Shashkin A.A., Dolgopolov V.T., Hastreiter F., Wixforth A., Campman K. L., and Gossard A. C., Opening an energy gap in an electron double layer system at the integer filling factor in a tilted magnetic field // JETP Letters. - 2000. vol. 71 (12), - pp. 496-499.
11. Dolgopolov V. T., Deviatov E. V., Khrapai V. S., Reuter D., Wieck A. D., Wixforth A., Campman K. L., and Gossard A. C., Spin ordering: two different scenarios for the single and double layer structures in the fractional and integer quantum Hall effect regimes // Phys. Stat. Sol. (b). - 2006. vol. 243, No. 14, - pp. 3648-3652.
12. Deviatov E. V., Wurtz A., Lorke A., Melnikov M. Yu., Dolgopolov V. T., Wixforth A., Campman K. L., and Gossard A. C., Manifestation of the bulk phase transition in the edge energy spectrum in a two-dimensional bilayer electron system // JETP Letters. - 2004. vol. 79 (4), - pp. 171-176.
13. Deviatov E. V., Dolgopolov V. T., Wurtz A., Lorke A., Wixforth A., Wegscheider W., Campman K. L., and Gossard A. C., Topological defects in the edge-state structure in a bilayer electron system // Phys. Rev. B. -2005. vol. 72, - pp. 041305.
14. Deviatov E. V., Shashkin A. A., Dolgopolov V. T., Kutcshera H.-J., Wixforth A., Campman K. L., and Gossard A. C., Shifting the quantum Hall plateau level in a double layer electron system // JETP Letters. - 2002. vol. 75 (1), pp. 34-36.
15. Kononov A., Biasiol G., Sorba L., and Deviatov E. V., Energy spectrum reconstruction at the edge of a two-dimensional electron system with strong spin-orbit coupling // Phys. Rev. B. -2012. vol. 86, - pp. 125304.
16. Deviatov E.V., Dolgopolov V.T., Williams F.I.B., Jager B., Lorke A., Kotthaus J.P., Gossard A.C., Excitation of edge magnetoplasmons in a two-dimensional electron gas by inductive coupling // Applied Physics Letters. - 1997. vol. 71, - pp. 3655-3657.
17. Shashkin A.A., Dolgopolov V.T., Deviatov E.V., frmer B., Haubrich A.G.C., Kotthaus J.P., Bichler M., Wegscheider W., Lateral tunneling through the controlled barrier between edge channels in a two-dimensional electron gas system // Physica B. - 1999. vol. 272, -pp. 133-135.