Fazovyy perekhod vblizi nechetnogo faktora zapolneniya ν = 3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Фазовый переход, сопровождающийся появлением пика в продольном сопротивлении двумерной электронной системы, был изучен при помощи электронного спинового резонанса вблизи нечетного фактора заполнения ν = 3 в ZnO/MgZnO гетеропереходе. Такой переход возникал при увеличении угла наклона магнитного поля θ до некоторого критического значения θc. Анализ амплитуды спинового резонанса позволил продемонстрировать спиновую природу этого явления. Так, основное состояние системы по обе стороны от перехода имеет ненулевую спиновую поляризацию, величина которой меняется в несколько раз при переходе из одной фазы в другую. При этом интенсивный спиновый резонанс наблюдается как при θ < θc, так и при θ > θc. Удивительным образом, непосредственно в критическом угле θc спиновый резонанс детектировался лишь в одной из фаз, лежащей в области магнитных полей меньших, чем критическое поле Bc, соответствующее положению пика в продольном сопротивлении. По мере увеличения магнитного поля до этого значения наблюдалось как уменьшение амплитуды резонанса, так и увеличение его ширины. В области полей, больших Bc, спиновый резонанс полностью исчезал. Такое поведение резонанса, по всей видимости, обуславливается разбиением электронной системы на домены с разной спиновой поляризацией.

References

  1. Y. Kozuka, A. Tsukazaki, D. Maryenko, J. Falson, C. Bell, M. Kim, Y. Hikita, H. Y. Hwang, and M. Kawasaki, Phys. Rev. B 85, 075302 (2012).
  2. D. Maryenko, J. Falson, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, and M. Kawasaki, Phys. Rev. B 90, 245303 (2014).
  3. D. Maryenko, J. Falson, M. S. Bahramy, I. A. Dmitriev, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, and M. Kawasaki, Phys. Rev. Lett. 115, 197601 (2015).
  4. A. B. Van’kov, B. D. Kaysin, V. E. Kirpichev, V. V. Solovyev, and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 94, 155204 (2016).
  5. A. B. Van’kov, B. D. Kaysin, and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 96, 235401 (2017).
  6. A. B. Van’kov, B. D. Kaysin, and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 98, 121412(R) (2018).
  7. A. B. Van’kov, B. D. Kaysin, S. Volosheniuk, and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 100, 041407(R) (2019).
  8. S. Dickmann and B. D. Kaysin, Phys. Rev. B 101, 235317 (2020).
  9. A. B. Van’kov and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 102, 235424 (2020).
  10. S. J. Papadakis, E. P. De Poortere, and M. Shayegan, Phys. Rev. B 59, R12743(R) (1999).
  11. J. Falson, D. Maryenko, B. Friess, D. Zhang, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, J. H. Smet, and M. Kawasaki, Nature Phys 11, 347 (2015).
  12. J. Falson, D. Tabrea, D. Zhang, I. Sodemann, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, K. von Klitzing, and J. H. Smet, Sci. Adv. 4, 8742 (2018).
  13. D. Maryenko, A. McCollam, J. Falson, Y. Kozuka, J. Bruin, U. Zeitler, and M. Kawasaki, Nat. Commun. 9, 4356 (2018).
  14. E. P. De Poortere, Y. P. Shkolnikov, E. Tutuc, S. J. Papadakis, M. Shayegan, E. Palm, and T. Murphy, Appl. Phys. Lett. 80, 1583 (2002).
  15. T. Gokmen, M. Padmanabhan, and M. Shayegan, Nat. Phys. 6, 621 (2010).
  16. Y. J. Chung, K. W. Baldwin, K.W. West, D. Kamburov, M. Shayegan, and L. N. Pfeiffer, Phys. Rev. Materials 1, 021002(R) (2017).
  17. A. B. Van’kov, JETP Lett. 117, 350 (2023).
  18. А. С. Кореев, П. С. Бережной, А. Б. Ваньков, И. В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 119, 201 (2024).
  19. E. Wigner, Phys. Rev. 46, 1002 (1934).
  20. E. C. Stoner, Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences 165, 372 (1938).
  21. L. D. Landau, Sov. Phys. JETP 8, 70 (1959).
  22. J. Falson, I. Sodemann, B. Skinner, D. Tabrea, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, K. von Klitzing, and J. H. Smet, Nat. Mater. 21, 311 (2022).
  23. M. Shayegan, Nat. Rev. Phys. 4, 212 (2022).
  24. N.D. Drummond and R. J. Needs, Phys. Rev. Lett. 102, 126402 (2009).
  25. H. L. Stormer, D. C. Tsui, and A. C. Gossard, Rev. Mod. Phys. 71, S298 (1999).
  26. R. L. Willett, Rep. Prog. Phys. 76, 076501 (2013).
  27. I. V. Kukushkin, V. I. Fal’ko, R. J. Haug, K. von Klitzing, K. Eberl, and K. Toetemayer, Phys. Rev. Lett. 72, 3594 (1994).
  28. J. Zhu, H. Zhao, and W. Hu, Phys. Chem. Chem. Phys. 25, 18926 (2023).
  29. I. L. Kurland, I. L. Aleiner, and B. L. Altshuler, Phys. Rev. B 62, 14886 (2000).
  30. I. S. Burmistrov, Y. Gefen, and M. N. Kiselev, JETP Lett. 92, 179 (2010).
  31. J. P. Eisenstein, H. L. Stormer, L. Pfeiffer, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 62, 1540 (1989).
  32. J. H. Smet, R. A. Deutschmann, W. Wegscheider, G. Abstreiter, and K. von Klitzing, Phys. Rev. Lett. 86, 2412 (2001).
  33. A. B. Van’kov and I. V. Kukushkin, JETP Lett. 113, 102 (2021).
  34. Z. Wang, K. F. Mak, and J. Shan, Phys. Rev. Lett. 120, 066402 (2018).
  35. M. V. Gustafsson, M. Yankowitz, C. Forsythe, D. Rhodes, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Hone, X. Zhu, and C. R. Dean, Nat. Mater 17, 411 (2018).
  36. J. Li, M. Goryca, N. P. Wilson, A. V. Stier, X. Xu, and S. A. Crooker, Phys. Rev. Lett. 125, 147602 (2020).
  37. F.Xuan and S. Y. Quek, npj Comput. Mater. 7, 198 (2021).
  38. E. P. De Poortere, E. Tutuc, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 91, 216802 (2003).
  39. A. B. Van’kov, B. D. Kaysin, and I. V. Kukushkin, JETP Lett. 107, 106 (2018).
  40. O. Stern, N. Freytag, A. Fay, W. Dietsche, J. H. Smet, K. von Klitzing, D. Schuh, and W. Wegscheider, Phys. Rev. B 70, 075318 (2004).
  41. A. V. Shchepetilnikov, A. R. Khisameeva, Y. A. Nefyodov, and I. V. Kukushkin, JETP Lett. 113, 657 (2021).
  42. J. Falson and M. Kawasaki, Rep. Prog. Phys. 81 056501 (2018).
  43. D. Stein, K. von Klitzing, and G. Weimann, Phys. Rev. Lett. 51, 130 (1983).
  44. A. V. Shchepetilnikov, D. D. Frolov, Yu. A. Nefyodov, I. V. Kukushkin, L. Tiemann, C. Reichl, W. Dietsche, and W. Wegscheider, JETP Lett. 108, 481 (2018).
  45. A. V. Shchepetilnikov, D. D. Frolov, V. V. Solovyev, Yu. A. Nefyodov, A. Grosser, T. Mikolajick, S. Schmult, and I. V. Kukushkin, Appl. Phys. Lett. 113, 052102 (2018).
  46. S. Dickmann and B. D. Kaysin, Phys. Rev. B 101, 235317 (2020).
  47. S. Dickmann and P. S. Berezhnoy, Phys. Rev. B 108, 115313 (2023).
  48. A. R. Khisameeva, A. V. Shchepetilnikov, A. A. Dremin, and I. V. Kukushkin, JETP Lett. 117, 681 (2023).

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies