Необычные состояния дробного квантового эффекта Холла в широкой квантовой яме
- Авторы: Дорожкин С.И1, Капустин А.А1, Федоров И.Б1, Уманский В.2, Смет Ю.Х3
-
Учреждения:
- Институт физики твердого тела РАН
- Научный институт Вейцмана
- Институт твердого тела Макса Планка
- Выпуск: Том 117, № 1-2 (1) (2023)
- Страницы: 72-79
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/145114
- DOI: https://doi.org/10.31857/S123456782301010X
- EDN: https://elibrary.ru/NVSRMF
- ID: 145114
Цитировать
Аннотация
Выполнены исследования двухслойной электронной системы, реализующейся в квантовой яме GaAs шириной 60 нм и имеющей большую разность плотностей электронов в слоях. Обнаружено, что наклон магнитного поля относительно нормали к плоскости системы приводит к исчезновению состояний целочисленного квантового эффекта Холла при значениях полного фактора заполнения уровней Ландау единица и двойка и возникновению состояний дробного квантового эффекта Холла в промежутке между этими факторами заполнения. Состояния дробного квантового эффекта Холла обнаружены на факторах заполнения νF как с нечетными знаменателями (νF = 4/3, 10/7, 6/5), так и на факторе заполнения νF = 5/4. При развертке магнитного поля могут наблюдаться несколько различных состояний. Обнаруженные состояния дробного квантового эффекта Холла объясняются как комбинированные состояния с одинаковым значением фактора заполнения, равным единице, в слое большей плотности и с факторамизаполнения νF - 1 в слое меньшей плотности. Эти состояния реализуются в результате перераспределения электронов между слоями, происходящего при изменении магнитного поля. Предполагается, что возникновение состояния на факторе заполнения νF = 5/4 с четным знаменателем обусловлено доминированием межслоевого электрон-электронного взаимодействия по сравнению с внутрислоевым для электронов слоя меньшей плотности.
Об авторах
С. И Дорожкин
Институт физики твердого тела РАН
Email: dorozh@issp.ac.ru
А. А Капустин
Институт физики твердого тела РАН
И. Б Федоров
Институт физики твердого тела РАН
В. Уманский
Научный институт Вейцмана
Ю. Х Смет
Институт твердого тела Макса Планка
Список литературы
- G. S. Boebinger, H. W. Jiang, L. N. Pfei er, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 64, 1793 (1990).
- Y. W. Suen, J. Jo, M. B. Santos, L. W. Engel, S. W. Hwang, and M. Shayegan, Phys. Rev. B 44, 5947 (1991).
- J. I. A. Li, Q. Shi, Y. Zeng, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Hone, and C. R. Dean, Nat. Phys. 15, 898 (2019).
- X. Liu, Z. Hao, K. Watanabe, T. Taniguchi, B. I. Halperin, and P. Kim, Nat. Phys. 15, 893 (2019).
- Y. W. Suen, L. W. Engel, M. B. Santos, M. Shayegan, and D. C. Tsui, Phys. Rev. Lett. 68, 1379 (1992).
- J. P. Eisenstein, G. S. Boebinger, L. N. Pfei er, K. W. West, and S. He, Phys. Rev. Lett. 68, 1383 (1992).
- D. R. Luhman, W. Pan, D. C. Tsui, L. N. Pfei er, K. W. Baldwin, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 101, 266804 (2008).
- J. Shabani, T. Gokmen, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 103, 046805 (2009)
- J. P. Eisenstein, Ann. Rev. Condens. Matter Phys. 5, 159 (2014).
- X. Liu, K. Watanabe, T. Taniguchi, B. I. Halperin, and P. Kim, Nat. Phys. 13, 746 (2017).
- J. I. A. Li, T. Taniguchi, K. Watanabe, J. Hone and C. R. Dean, Nat. Phys. 13, 751 (2017).
- H. C. Manoharan, Y. W. Suen, T. S. Lay, M. B. Santos, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 79, 2722 (1997).
- Y. Liu, S. Hasdemir, J. Shabani, M. Shayegan, L. N. Pfei er, K. W. West, and K. W. Baldwin, Phys. Rev. B 92, 201101(R) (2015).
- S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, K. von Klitzing, and J. H. Smet, J. Appl. Phys. 123, 084301 (2018).
- S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, and J. H. Smet, Phys. Rev. B 102, 235307 (2020).
- A. Sawada, Z. F. Ezawa, H. Ohno, Y. Horikoshi, A. Urayama, Y. Ohno, S. Kishimoto, F. Matsukura, and N. Kumada, Phys. Rev. B 59, 14 888 (1999).
- T. P. Smith, B. B. Goldberg, P. J. Stiles, and M. Heiblum, Phys. Rev. B 32, 2696(R) (1985).
- S. V. Kravchenko, V. M. Pudalov, and S. G. Semenchinsky, Phys. Lett. A 141, 71 (1989).
- С. И. Дорожкин, А. А. Шашкин, Н. Б. Житенев, В. Т. Долгополов, Письма в ЖЭТФ 44, 189 (1986).
- A. R. Champagne, A. D. K. Finck, J. P. Eisenstein, L. N. Pfei er, and K. W. West, Phys. Rev. B 78, 205310 (2008).
- H. Deng, Y. Liu, I. Jo, L. N. Pfei er, K. W. West, K. W. Baldwin, and M. Shayegan, Phys. Rev. B 96, 081102(R) (2017).
- А. А. Капустин, С. И. Дорожкин, И. Б. Федоров, В. Уманский, Ю. Х. Смет, Письма в ЖЭТФ 110, 407 (2019).
- G. A. Bara and D. C. Tsui, Phys. Rev. B 24, 2274 (1981).
- С. И. Дорожкин, Письма в ЖЭТФ 103, 578 (2016).
- J. Hu and A. H. MacDonald, Phys. Rev. B 46, 12554 (1992).
- K. Yang, K. Moon, L. Zheng, A. H. MacDonald, S. M. Girvin, D. Yoshioka, and S.-C. Zhangs, Phys. Rev. Lett. 72, 732 (1994).
- C. B. Hanna, A. H. MacDonald, and S. M. Girvin, Phys. Rev. B 63, 125305 (2001).
- M. A. Mueed, D. Kamburov, L. N. Pfei er, K. W. West, K. W. Baldwin, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 117, 246801 (2016).