Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Высокочастотные эффекты в двумерном электронном газе в гетероструктурах GaAs-AlGaAs Полисский, Антон Витальевич

Для уточнения возможности получение электронной копии данной работы, отправьте
заявку на электронную почту: info@dslib.net

Полисский, Антон Витальевич. Высокочастотные эффекты в двумерном электронном газе в гетероструктурах GaAs-AlGaAs : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07.- Черноголовка, 1993.- 18 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность темы. В настоящее время двумерные (2D) электронные системы являются объектом интенсивного экспериментального и теоретического исследования. Интерес к таким системам объясняется открытием в них новых физических явлений, имеющих фундаментальное значение, а также разнообразными приложениями в микроэлектронике. Исследования 2D электронных систем проводятся на поверхностях различной природы и большом числе слоистых систем. Наибольшие достижения в настоящее время связаны с 2D электронной системой, реализуемой в гетероструктурах GaAs-AIGaAs. Главное отличие этой системы от других твердотельных систем (кремниевые инверсионные слои, дырочные слои у поверхности скола Ge и т.п.) состоит в очень высоких значениях подвижности двумерных носителей. В результате гетероструктуры GaAs-AIGaAs являются одним из основных объектов, используемых при проведении фундаментальных и прикладных исследований.

Следует, однако, заметить, что несмотря на выдающиеся достижения в использовании гетероструктур в высокочастотной электронике (например, для изготовления ВЧ и СВЧ транзисторов), фундаментальные исследования двумерного электронного газа проводятся почти исключительно либо на постоянном токе, либо в инфракрасной и оптической области спектра При этом поведение электронной

системы при низких температурах в промежуточной области частот - в радио н СВЧ диапазонах исследовано весьма незначительно.

К числу важнейших физических явлений, обнаруженных в высокоподвижных 2D электронных системах, относится квантовый эффект Холла (КЭХ). Эффект состоит в том, что в низкотемпературной (Т~1К) холловской проводимости 2D электронного газа, измеренной в зависимости от магнитного поля Н или концентрации носителей п обнаруживается ряд плато оху = ve^/h при целочисленных факторах заполнения v = nh/eH = р, р - целое число. Всем плато отвечают глубокие минимумы в диагональной компоненте тензора статической проводимости о„. Квантование холловской проводимости оху в настоящее время наблюдается с точностью -10"'; такое свойство эффекта позволило использовать его для измерения постоянной тонкой структуры и создания воспроизводимого эталона сопротивления.

Несмотря на многочисленные усилия, природа КЭХ изучена еще недостаточно. Это в значительной мере относится к проблеме динамического отклика системы в условиях КЭХ. Исследование 2D электронной системы в сильном магнитном поле на высоких частотах может дать ряд новых сведений о внутренних свойствах системы, новую информацию о свойствах случайного примесного потенциала, ответственного за КЭХ. Поэтому актуальным является изучение эффектов, связанных с динамическим откликом 2D электронного газа в режиме КЭХ. Одним из таких эффектов являются низкочастотные магнитоплазменные

колебания, связанные с существованием края у 2D системы краевые мггнитоплазменные колебания (КМК), обнаруженные в режиме КЭХ.

Целью данной работы было исследование динамических свойств высокоподвижного двумерного электронного газа в гетеропереходах GaAs-AIGaAs в ВЧ и СВЧ диапазонах частот - исследование циклотронного резонанса в классическом пределе, исследование низкочастотных краевых магнитоплазменных колебаний в режиме квантового эффекта Холла и их взаимодействия с электронной структурой двумерного элек-.'ронного газа.

Научная новизна. Впервые получены следующие основные результаты, которые вычосятся на защиту:

  1. Впервые проведены измерения циклотронного резонанса в 2D электронном газе в высокоподвижных гетероструктурах в слабых (менее 0.1Т) магнитных полях.

  2. Определена величина циклотронной массы носителей в 2D электронном канале гетероструктуры GaAs-AIGaAs в слабых магнитных голях.

  3. Методом циклотронного резонанса определена подвижность носителей в гетероструктурах различного качества. Показано, что полученные таким образом значения близки к определенным из измерений на постоянном токе.

  4. Проведен подробный анализ электродинамики двумерного канала в СВЧ резонаторе. На основании измерений и расчетов предложен метод определения

основных транспортных параметров двумерного высокоподвижного электронного газа (массы носителей, их концентрации и подвижности) по измерениям циклотронного резонанса на СВЧ частотах.

  1. Впервые проведены измерения спектра краевых магнетоплазмонов в условиях экранирования с помощью металлического электрода кулоновского взаимодействия. Экспернментально исследованы зависимости частоты и затухания плазмона от расстояния между 2D электронным газом и экранирующим электродом. Измерены магнитополевые зависимости частоты и затухания краевого магнетсплазмона в условиях сильного экранирования в режиме квантового эффекта Холла.

  2. Определена ширина области, в которой сосредоточен заряд магнетоплазмона в режиме сильного экранирования.

  3. Проведены прецизионные измерения спектра краевых магнетоплазмонов при различных целочисленных факторах заполнения в высокоподвижных гетерос-труктурах как с экранирующим электродом, так и без экранирования. Показано, что при факторах заполнения больших 2, наблюдаются отклонения от линейной зависимости частоты плазмона от фактора заполнения

  4. Предложена модель, объясняющая наблюдаемые отклонения взаимодействием краевых каналов, образующихся при пересечении уровней Ландау с уровнем Ферми. В рамках предложенной модели определены ширины краевых каналов и расстояние между ними.

Практическая ценность работы. Проведенные в работе исследования дают новую информацию о физических процессах, протекающих в 2D слоях. Результаты исследований высокочастотных свойств гетероструктур GaAs-AIGaAs могут быть использованы в научно-исследовательских учреждениях, занимающихся практическим применением полупроводниковых устройств в современной быстродействующей электронике.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на семинарах Института физики твердого тела РАН.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы, список которых приведен в конце реферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка цитированной литературы (?_&_ наименований) и
содержит страницу машинописного текста, включая рисунка.