Отправить статью по E-mail Энергетический спектр валентной зоны в квантовых ямах hgte на пути от 2d к 3d топологическому изолятору
- Авторы: Миньков Г.М1,2, Рут О.Э1, Шерстобитов А.А1,2, Дворецкий С.А3,4, Михайлов Н.Н3,4, Алешкин В.Я5
-
Учреждения:
- Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина
- Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН
- Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН
- Новосибирский государственный университет
- Институт физики микроструктур РАН
- Выпуск: Том 117, № 11-12 (6) (2023)
- Страницы: 912-918
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/145243
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823120078
- EDN: https://elibrary.ru/EWBPKJ
- ID: 145243
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Для определения параметров энергетического спектра валентной зоны в квантовых ямах (QW) HgTe шириной (dQW) 20-200 нм измерены магнитополевые и температурные зависимости сопротивления и эффекта Холла. Сопоставление концентрации дырок, определенных из периода осцилляций Шубникова-де Гааза (SdH), и эффекта Холла показывает, что во всем диапазоне dQW кратность вырождения состояний потолка валентной зоны равна 2, а циклотронная масса, mh, определенная из температурной зависи-11 11 -211 -2 10 -2мости амплитуды осцилляций SdH, монотонно возрастает от 0.2m0 до 0.3m0 (m0 - масса свободного электрона) с ростом концентрации дырок, p, от 2 · 10 до 6 · 10 см . Проведено сопоставление с теоретическими зависимостями mh(p, dQW), рассчитанными в рамках 4-х зонной kP-модели. Эти расчеты предсказывают скачкообразный рост mh примерно в 2 раза за счет попарного слияния боковых экстремумов при увеличении концентрации дырок, который при dQW = 20 нм должен наблюдаться при p = (4-4.5) · 10 см и при p = 4 · 10 см в QW 200 нм. Это предсказание радикально отличается от экспериментальных зависимостей. Показано, что учет дополнительных факторов (электрическое поле вQW, величина деформации) не снимает противоречия между экспериментом и теорией. Это вызывает сомнения в том, что используемые kP расчеты адекватно описывают валентную зону при всех dQW.
Об авторах
Г. М Миньков
Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина;Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН
Email: grigori.minkov@urfu.ru
О. Э Рут
Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина
А. А Шерстобитов
Уральский федеральный университет им. Б. Н. Ельцина;Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН
С. А Дворецкий
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН;Новосибирский государственный университет
Н. Н Михайлов
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН;Новосибирский государственный университет
В. Я Алешкин
Институт физики микроструктур РАН
Список литературы
- L. G. Gerchikov and A. Subashiev, Phys. Status Solidi b 160, 443 (1990).
- X. C. Zhang, A. Pfeu er-Jeschke, K. Ortner, V. Hock, H. Buhmann, C. R. Becker, and G. Landwehr, Phys. Rev. B 63, 245305 (2001).
- E. G. Novik, A. Pfeu er-Jeschke, T. Jungwirth, V. Latussek, C. R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann, and L. W. Molenkamp, Phys. Rev. B 72, 035321 (2005).
- Y. Ren, Z. Qiao, and Q. Niu, Rep. Progr. Phys. 79(6), 066501 (2016); doi: 10.1088/0034-4885/79/6/066501.
- C. R. Becker, V. Latussek, G. Landwehr, and L. W. Molenkamp, Phys. Rev. B 68, 035202 (2003).
- S. Dvoretsky, N. Mikhailov, Yu. Sidorov, V. Shvets, S. Danilov, B. Wittman, and S. Ganichev, ElectronicMaterials 39, 918 (2010).
- G. Landwehr, J. Gerschu¨tz, S. Oehling, A. Pfeu er-Jeschke, V. Latussek, and C. R. Becker, Physica E 6, 713 (2000).
- X. C. Zhang, A. Pfeu er-Jeschke, K. Ortner, C. R. Becker, and G. Landwehr, Phys. Rev. B 65, 045324 (2002).
- K. Ortner, X. C. Zhang, A. Pfeu er-Jeschke, C. R. Becker, G. Landwehr, and L. W. Molenkamp, Phys. Rev. B 66, 075322 (2002).
- Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, E. G. Novik, D. A. Kozlov, N. N. Mikhailov, I. O. Parm, and S. A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 83, 193304 (2011).
- X. C. Zhang, A. Pfeu er-Jeschke, K. Ortner, V. Hock, H. Buhmann, C. R. Becker, and G. Landwehr, Phys. Rev. B 63, 245305 (2001).
- M. S. Zholudev, A. V. Ikonnikov, F. Teppe, M. Orlita, K. V. Maremyanin, K. E. Spirin, V. I. Gavrilenko, W. Knap, S. A. Dvoretskiy, and N. N. Mihailov, Nanoscale Res. Lett. 7, 534 (2012).
- G. M. Minkov, V. Ya. Aleshkin, O. E.Rut, A. A. Sherstobitov, A. V. Germanenko, S. A. Dvoretski, and N. N. Mikhailov, Physica E 116, 113742 (2020)
- E. L. Ivchenko, Optical Spectroscopy of Semiconductor Nanostructures, Alpha Science International, Harrow, UK (2005), p. 427.
- З. Д. Квоn, М. Л. Савченко, Д. А. Козлов, Е. Б. Ольшанецкий, А. С. Ярошевич, Н. Н. Михайлов, Письма в ЖЭТФ 112(3), 174 (2020).
- А. Ю. Кунцевич, Е. В. Тупиков, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, М. Резников, Письма в ЖЭТФ 111(11), 750 (2020).
- G. M. Minkov, A. V. Germanenko, O. E.Rut, A. A. Sherstobitov, M. O. Nestoklon, S. A. Dvoretski, and N. N. Mikhailov, Phys. Rev. B 93, 155304 (2016).
- G. M. Minkov, V. Ya. Aleshkin, O. E.Rut, A. A. Sherstobitov, A. V. Germanenko, S. A. Dvoretski, and N. N. Mikhailov, Phys. Rev. B 96, 035310 (2017).
