Issledovanie spin-orbital'nogo vzaimodeystviya v geteroperekhodakh Zno/MgxZ>n1−xO posredstvom spektroskopii spinovogo rezonansa

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Было проведено подробное исследование спин-орбитального взаимодействия в серии содержащих двумерную электронную систему гетеропереходов ZnO/MgxZn1-xO со структурой вюрцита. Константы спин-орбитального взаимодействия определялись из анализа обусловленной спин-орбитальным взаимодействием модификации одночастичного g-фактора в режиме квантового эффекта Холла. Величина g-фактора при этом с высокой точностью измерялась посредством методики электронного спинового резонанса в широких диапазонах магнитных полей и частот электромагнитного излучения. Константы спин-орбитального взаимодействия были определены для серии образцов с различной концентрацией Mg, что позволило получить зависимость константы спин-орбитального взаимодействия от двумернойплотности электронов n. Измеренная величина константы лежала в диапазоне 0.5 - 0.8 meV×˚A и до-= 0.5 мэВ ˚ ˚× A и γ = 0.12 эВ ×статочно слабо зависела от n. Аппроксимация экспериментальных данных позволила определить коэффициенты α 03A , задающие линейный и кубический по волновому вектору вклады в спин-орбитальное взаимодействие, соответственно. Эти значения были соотнесены с результатами, полученными другими научными группами.

Bibliografia

  1. M. Konig, S. Wiedmann, C. Br¨une, A. Roth, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Science 318, 766 (2007).
  2. J. Sinova, S.O. Valenzuela, J. Wunderlich, C.H. Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  3. M. Z. Hasan, and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  4. S. Nadj-Perge, I.K. Drozdov, J. Li, H. Chen, S. Jeon, J. Seo, A.H. MacDonald, B.A. Bernevig, and A. Yazdani, Science 346, 602 (2014).
  5. М.И. Дьяконов, В.И. Перель, ФТТ 13(12), 3581 (1971).
  6. S. Datta and B. Das, Appl. Phys. Lett. 56 665 (1990).
  7. L.C. Lew, Y. Voon, M. Willatzen, M. Cardona, and N.E. Christensen, Phys. Rev. B 53, 10703 (1996).
  8. J.R. de Laeter, J.K. B¨ohlke, P. De Bi'evre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J.R. Rosman, and P.D.P. Taylor, Pure Appl. Chem. 75, 683 (2003).
  9. M. Fanciulli (editor), Electron Spin Resonance and Related Phenomena in Low Dimensional Structures, Springer, Berlin (2009).
  10. U.K. Mishra, P. Parikh, and W. Yi-Feng, Proc. IEEE 90, 1022 (2002).
  11. K. Koike, K. Hama, I. Nakashima, G. Takada, M. Ozaki, K. Ogata, S. Sasa, M. Inoue, and M. Yano, Jpn. J. Appl. Phys. 43 L1372 (2004).
  12. K. Ellmer, J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 3097 (2001).
  13. D.C. Look, Semicond. Sci. Technol. 20, S55 (2005).
  14. V.E. Kozlov, A.B. Van'kov, S. I. Gubarev, I.V. Kukushkin, V.V. Solovyev, J. Falson, D. Maryenko, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, and J.H. Smet, Phys. Rev. B 91, 085304 (2015).
  15. A.V. Shchepetilnikov, Yu.A. Nefyodov, A.A. Dremin, and I.V. Kukushkin, JETP Lett. 107, 770 (2018).
  16. V.V. Solovyev and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. B. 96, 115131 (2017).
  17. A.B. Van'kov, B.D. Kaysin, and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. B. 98, 121412(R) (2018).
  18. А.Б. Ваньков, Б.Д. Кайсин, И.В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 110(4), 268 (2019).
  19. Б.Д. Кайсин, А.Б. Ваньков, И.В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 112(1), 62?67 (2020).
  20. А.Б. Ваньков, И.В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 113(2), 112 (2021).
  21. A.V. Shchepetilnikov, A.R. Khisameeva, and Y.A. Nefyodov, JETP Lett. 113, 657 (2021).
  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. W.T. Wang, C. Wu, S. Tsay, M. Gau, I. Lo, H. Kao, D. Jang, and J.-C. Chiang, Appl. Phys. Lett. 91, 082110 (2007).
  24. J. Fu and M. Wu, J. Appl. Phys. 104, 093712 (2008).
  25. J. Fu, P.H. Penteado, D.R. Candido, G. J. Ferreira, D.P. Pires, E. Bernardes, and J.C. Egues, Phys. Rev. B 101, 134416 (2020).
  26. D. Maryenko, M. Kawamura, A. Ernst, V.K. Dugaev, E.Ya. Sherman, M. Kriener, M. S. Bahramy, Y. Kozuka, and M. Kawasaki, Nat. Commun. 12(1), 3180 (2021).
  27. T. Schaepers, N. Thillosen, S. Cabanas, N. Kaluza, V.A. Guzenko, and H. Hardtdegen, Phys. Status Solidi (c) 3, 4247 (2006).
  28. S. Brosig, K. Ensslin, R. J. Warburton, C. Nguyen, B. Brar, M. Thomas, and H. Kroemer, Phys. Rev. B 60, R13989(R) (1999).
  29. Y. J. Chung, K.W. Baldwin, K.W. West, N. Haug, J. van de Wetering, M. Shayegan, and L.N. Pfeiffer, Nano Lett. 19, 1908 (2019).
  30. G.-H. Chen and M.E. Raikh, Phys. Rev. B 60, 4826 (1999).
  31. A.V. Shchepetilnikov, A.R. Khisameeva, A.A. Dremin, and I.V. Kukushkin, JETP Lett. 115, 548 (2022).
  32. Y. Kozuka, S. Teraoka, J. Falson, A. Oiwa, A. Tsukazaki, S. Tarucha, and M. Kawasaki, Phys. Rev. B 87, 205411 (2013).
  33. T. Andrearczyk, J. Jaroszy'nski, G. Grabecki, T. Dietl, T. Fukumura, and M. Kawasaki, Phys. Rev. B 72, 121309(R) (2005).
  34. J. Betancourt, J. J. Saavedra-Arias, J.D. Burton, Y. Ishikawa, E.Y. Tsymbal, and J. P. Velev, Phys. Rev. B 88, 085418 (2013).
  35. V.V. Solovyev, A.B. Van'kov, I.V. Kukushkin, J. Falson, D. Zhang, D. Maryenko, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, J.H. Smet, and M. Kawasaki, Appl. Phys. Lett. 106, 082102 (2015).
  36. J. Falson and M. Kawasaki, Rep. Prog. Phys. 81, 056501 (2018).
  37. Y. Kozuka, A. Tsukazaki, and M. Kawasaki, Appl. Phys. Rev. 1, 011303 (2014).
  38. D. Stein, K. von Klitzing, and G. Weimann, Phys. Rev. Lett. 51, 130 (1983).
  39. A.V. Shchepetilnikov, D.D. Frolov, Y.A. Nefyodov, I.V. Kukushkin, L. Tiemann, C. Reichl, W. Dietsche, and W. Wegscheider, JETP Lett. 108, 481 (2018).
  40. A.V. Shchepetilnikov, D.D. Frolov, V.V. Solovyev, Y.A. Nefyodov, A. Großer, T. Mikolajick, S. Schmult, and I.V. Kukushkin, Appl. Phys. Lett. 113, 052102 (2018).

Declaração de direitos autorais © Российская академия наук, 2023

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies