Особенности низкотемпературного магнитотранспорта электронов в гетеросистеме AlGaAs(Si)/GaAs

Исследование динамики заполнения электронами подзон размерного квантования в гетероструктурах при низких температурах и больших магнитных полях. Изучение механизмов возникновения амплитудно-частотной модуляции осцилляций поперечного магнитосопротивления.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 01.09.2018
Размер файла 348,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

01.04.04 - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Особенности низкотемпературного магнитотранспорта электронов в гетеросистеме AlGaAs(Si)/GaAs

Горбунова Юлия Николаевна

Рязань 2006

Работа выполнена на кафедре общей и теоретической физики и МПФ Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина».

Научный руководитель - доктор физико-математических наук, профессор КАДУШКИН Владимир Иванович

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук, профессор БОДЯГИН Николай Викторович

кандидат физико-математических наук, доцент ВЛАДИМИРОВ Александр Федорович

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный технический университет

Защита диссертации состоится «___» ___________ 2006 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета К212.212.02 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина» по адресу: 390000, г. Рязань, ул. Свободы, 46, ауд. 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина»

Автореферат разослан «___» __________ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Б. Ястребков

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одной из наиболее распространенных реализаций гетероструктур является структура AlGaAs(Si)/GaAs. При высоких уровнях легирования в гетеропереходе возникают несколько заполненных уровней размерного квантования, что приводит к появлению особенностей в низкотемпературном магнитотранспорте (движении электронов в магнитном поле при низких температурах). Несмотря на огромное количество публикаций, посвященных изучению гетероструктуры AlGaAs(Si)/GaAs, ее свойства и практические возможности по-прежнему не изучены в полном объеме. До сих пор не получили объяснения концентрационные, транспортные, спиновые особенности и особенности Фурье-спектров осцилляций поперечного магнитосопротивления.

Одной из актуальных задач современной физической электроники является создание приборов и устройств, работа которых основана на квантовых свойствах электронов в гетероструктурах. Прикладным направлением изучения различных механизмов переноса электронов в гетеропереходе является реализация мощных сверхбыстрых транзисторов, датчиков и других приборов. Увеличение мощности и расширение частотного диапазона (до 100 ГГц и выше) требует одновременного увеличения концентрации и подвижности носителей тока. Оказалось, что рост концентрации носителей тока в гетеропереходах AlGaAs(Si)/GaAs при достижении некоторого значения последней приводит к снижению их подвижности. Этот эффект создает препятствия для практической реализации мощных сверхбыстрых приборов. Причина уменьшения подвижности заключается в заполнении электронами возбужденной подзоны размерного квантования. Однако конкретные механизмы, ограничивающие подвижность носителей тока, до настоящего времени не известны.

Целью настоящей работы является идентификация механизмов рассеяния, ограничивающих подвижность электронов в наноструктурах AlGaAs(Si)/GaAs, основанная на анализе аномалий низкотемпературного магнитотранспорта.

Достижение цели исследования требует решения следующих задач:

- исследование динамики заполнения электронами подзон размерного квантования (ПРК) в гетероструктурах при низких температурах и больших магнитных полях, выяснение причин аномалий в концентрационных зависимостях;

- изучение механизмов возникновения амплитудно-частотной модуляции осцилляций поперечного магнитосопротивления на образцах с заполнением двух ПРК, проверка существующих объяснений с целью выявления истинного, уточнение природы комбинационных пиков на Фурье - спектрах зависимостей;

- выявление причин периодического изменения квантового времени релаксации, проявляющегося в изломах на графиках Дингла;

- объяснение аномального отношения времен транспортной и квантовой релаксации для гетероструктур AlGaAs(Si)/GaAs;

- разработка общего алгоритма обработки экспериментальных данных для более точного и качественного получения информации о процессах, протекающих в гетеропереходах, на основе существующих методов анализа осцилляций поперечного магнитосопротивления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Показано, что изменения наклона логарифмических зависимостей нормированной амплитуды осцилляций поперечного магнитосопротивления от обратного магнитного поля в сильнолегированных наноструктурах n-AlGaAs(Si)/GaAs вызваны резонансным характером «включения» магнитным полем межподзонного электрон-электронного взаимодействия.

2. Обнаружено спиновое расщепление 0 пика низкочастотной гармоники осцилляций поперечного магнитосопротивления. Объяснена причина малых амплитуд пиков 0+ и 0- низкочастотной гармоники осцилляций поперечного магнитосопротивления, обусловленная низкой вероятностью электронных переходов между подзонами с сохранением спина.

3. Установлено, что наличие в Фурье-спектре осцилляций поперечного магнитосопротивления пиков комбинационных частот при заполнении электронами двух ПРК определяется интенсивностью межподзонных переходов.

4. Установлено, что существенные различия в величинах пороговой концентрации электронов, соответствующей началу заполнения электронами возбужденной ПРК, связаны с наличием дополнительных резервуаров для электронов в гетеропереходе (DX - центров, акцепторных примесей, «хвостов» плотности состояний).

5. Объяснено скачкообразное изменение концентрации электронов в основной ПРК в условиях, соответствующих квантовому пределу для возбужденной ПРК (выходу за уровень Ферми нижнего по энергии уровня Ландау возбужденной ПРК и переходу электронов в основную ПРК).

Научная значимость диссертационного исследования состоит в следующем:

1. Развитые модельные представления о резонансном характере воздействия магнитного поля на межподзонную электрон - электронную релаксацию при большой концентрации носителей тока в гетеропереходе в условиях сильного вырождения электронного газа позволили разработать подходы к объяснению магнитотемпературных аномалий одночастичного времени релаксации электронов в сильнолегированных наноструктурах n-AlGaAs(Si)/GaAs.

2. Продемонстрирована возможность увеличения подвижности носителей тока без изменения их концентрации в сильнолегированных наноструктурах n-AlGaAs(Si)/GaAs при подавлении межподзонного электрон -электронного рассеяния за счет выбора диапазонов магнитных полей и температур, либо путем изменения слоевого состава наноструктуры.

3. Предложен комплексный алгоритм обработки экспериментальных зависимостей осцилляций поперечного магнитосопротивления (сортировка осцилляций, независимое применение графического метода и метода Фурье-анализа), позволяющий получать новую информацию о процессах низкотемпературного магнитотранспорта (определять параметры электронного газа из сложных осцилляционных зависимостей).

Практическая значимость диссертационного исследования состоит в следующем:

1. Результаты исследований по подавлению межподзонного взаимодействия за счет выбора диапазона магнитных полей и температур могут быть использованы при создании и совершенствовании полупроводниковых приборов, в которых необходима высокая подвижность носителей.

2. Предложена схема гетероперехода, обеспечивающая режим подавления межподзонного электрон-электронного взаимодействия для создания мощных и сверхбыстрых приборов.

Достоверность полученных результатов подтверждается их воспроизводимостью на большом количестве образцов, соответствием результатов, полученных с помощью различных аналитических методов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Аномально малые амплитуды расщепленных по спину 0+ и 0- максимумов низкочастотной гармоники осцилляций поперечного магнитосопротивления обусловлены низкой вероятностью переходов электронов из основной подзоны размерного квантования в возбужденную с сохранением спинового числа s в условиях квантового предела для возбужденной ПРК.

2. Изменение наклона магнитополевых зависимостей логарифма амплитуды осцилляций поперечного магнитосопротивления вызвано резонансным «включением» магнитным полем межподзонного электрон-электронного взаимодействия.

3. Присутствие пиков комбинационных частот в Фурье - спектрах осцилляций поперечного магнитосопротивления определяется интенсивностью межподзонных переходов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 работах и были представлены на Международной конференции «Передовые оптические материалы и устройства» (Вильнюс, Литва, 2000); Третей международной конференции «Физика низкоразмерных структур - 3» (Черноголовка, 2001); Третьей Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2001); 8-ой, 9-ой и 10-ой Всероссийских научных конференциях студентов - физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2002; Красноярск, 2003; Москва, 2004); Второй Международной конференции «Физика электронных материалов» (Калуга, 2005); IX конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (Владивосток, 2005)

Исследования выполнены при финансовой поддержке Миннауки и образования РФ (грант № Е02-3.4-319 и Госконтракт № 40.012.1.1.1153).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы (166 наименований). Текст диссертации изложен на 197 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц и 99 рисунков.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен обзор истории вопроса, рассмотрены базовые теоретические аспекты, определены основные характеристики низкотемпературного магнитотранспорта электронов, известные в литературе. Анализ литературы позволил выявить основные нерешенные проблемы при изучении и использовании явлений, возникающих в сильно легированных гетероструктурах AlGaAs/GaAs, и уточнить задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе рассмотрены методы анализа осцилляций поперечного магнитосопротивления. Метод Фурье-анализа адаптирован к анализу осцилляций поперечного магнитосопротивления, описаны способы получения информации о параметрах двумерного электронного газа, выявлены основные источники погрешностей. Предложена комплексная процедура анализа осцилляций Шубникова - де Гааза: 1) систематизация полученных данных по внешнему виду: с одной гармоникой, с двумя гармониками, сложной формы, биения; 2) анализ осцилляций (графическим и Фурье-методами), начиная с более простых зависимостей и заканчивая более сложными; 3) сравнение полученных результатов; 4) в случае значительных отклонений - анализ выделенных графическим методом гармоник осцилляционной кривой методом Фурье-анализа.

В этой главе описываются также исследованные гетероструктуры и экспериментальные результаты. Анализировались осцилляции поперечного магнитосопротивления, полученные на 22 образцах гетероструктуры AlGaAs(Si)/GaAs одинаковой слоевой архитектуры, выращенных в подобных физико-технологических циклах. Все эксперименты производились при низких температурах (0.3 - 20.2 К) и сильных магнитных полях (до 10 Тл). Некоторые образцы дополнительно фотовозбуждались или исследовались при изменении напряжения на затворе.

В третьей главе представлены систематизированные результаты анализа экспериментов по описанному во второй главе алгоритму. Установлено, что характеристики низкотемпературного магнитотранспорта (разброс пороговых значений концентраций носителей тока, аномальное заполнение возбужденной ПРК в предпороговой области, периодическое изменение квантового времени релаксации в основной ПРК, амплитудно-частотная модуляция осцилляций поперечного магнитосопротивления), отмеченные в первой главе, имеют место и для исследованных образцов. Кроме того, выявлено несколько новых дополнительных особенностей: скачкообразное изменение концентрации электронов в основной ПРК с ростом магнитного поля; спиновое расщепление 0 пика низкочастотной гармоники осцилляций поперечного магнитосопротивления; аномально малые амплитуды 0+ и 0- пиков низкочастотной гармоники по сравнению с амплитудами пиков высокочастотной гармоники осцилляций и пиков c N?1 низкочастотной гармоники осцилляций; разные отношения амплитуд пиков Фурье-спектра, соответствующих основной и возбужденной ПРК.

В четвертой главе предложены объяснения основных особенностей низкотемпературного магнитотранспорта.

Концентрационные особенности. Для изучения динамики заполнения электронами ПРК использована известная теория, объясняющая пороговый характер заполнения электронами ПРК, но не разброс пороговых значений концентрации носителей, аномальное заполнение возбужденной ПРК в предпороговой области и скачкообразное изменение концентрации в основной ПРК с ростом магнитного поля. Рассчитаны теоретические значения пороговой концентрации электронов. Несовпадение результатов расчета (6.0ч0.2)•1015 м-2 с данными экспериментов (6.4ч8.7)•1015•1015 м-2 свидетельствует о том, что в гетеропереходе существуют дополнительные резервуары для электронов с донорных уровней Si (акцепторные примеси, DX-центры, «хвосты» плотности состояний возбужденной ПРК). Для каждого образца акцепторная примесь, DX - центры и степень асимметричности плотности состояний уникальны, поэтому различаются зависимости nm, np(nT) и значения пороговой концентрации носителей.

В предпороговой области концентраций возбужденный уровень размерного квантования расположен вблизи уровня Ферми с энергетическим уширением ?k(T+TD). Возбужденная ПРК оказывается частично заполненной электронами. Внутренним электрическим полем гетероперехода электроны в ней прижимаются к гетерогранице и оказываются локализованными, но они квазисвободны в плоскости (х, у). В магнитном поле их спектр становится дискретным, что проявляется в виде осцилляций по возбужденной ПРК. Физические условия для образования локализованных состояний (по оси z) в минизоне вблизи гетерограницы определяются лишь параметрами потенциальной ямы, что и приводит к величине концентрации м-2 в области nm<nc, близкой к ?3·1015 м-2.

Скачкообразное изменение концентрации электронов в основной ПРК с ростом магнитного поля проявляется в изломах на веерных диаграммах (рис. 1). Сравнивая положение по обратному магнитному полю излома на веерной диаграмме для основной ПРК (1) и положение максимумов для возбужденной ПРК (2), получаем, что излом на веерной диаграмме соответствует области магнитных полей вблизи нулевого максимума для возбужденной ПРК. Значит, изменение концентрации связано с тем, что для электронов возбужденной ПРК достигается квантовый предел, и все электроны возбужденной ПРК переходят в основную ПРК. При этом концентрация электронов в основной подзоне становится равной nm+np и на верной диаграмме наблюдается излом. В Фурье-спектрах такой переход проявляется в наличии пика суммарной частоты Fm+Fp, соответствующей полной концентрации электронов nm+np.

Спиновое расщепление. Впервые в осцилляциях поперечного магнитосопротивления на нескольких образцах в малом диапазоне концентраций и температур обнаружен 0- пик низкочастотной гармоники осцилляций поперечного магнитосопротивления. Отмечены аномально малые амплитуды 0+ и 0- спин-расщепленных пиков низкочастотной гармоники по сравнению с амплитудами пиков высокочастотной гармоники и пиков низкочастотной гармоники с N?1. На рис. 2 представлен результат выделения осцилляций компонента из исходной кривой. С возрастанием магнитного поля плотность состояний в возбужденной ПРК увеличивается и становится асимметричной. Часть состояний в Ep(0+,-) при выходе соответствующих уровней Ландау за уровень Ферми оказываются занятыми. Эти обстоятельства приводят к множителю в вероятности межподзонных переходов без переворота спина. Последовательный выход подуровней Ландау Np=0+, 0- за уровень Ферми не может обеспечить осцилляционные пики 0+,- за счет внутриподзонных переходов, так как переходы с переворотом спина маловероятны. Слабые по амплитуде максимумы 0+,- низкочастотного компонента магнитосопротивления связаны с межподзонными m-p переходами электронов. Межподзонные переходы из Em в Ep ПРК, дающие вклад в 0+ максимум, определяются вероятностью , которая существенно меньше вероятности внутриподзонных переходов в Em ПРК , т.к. <<, это же справедливо и для 0- пика, что и приводит к аномально малым амплитудам этих пиков.

Рис. 1. Положения экстремумов - (1, 1*) и - (2) компонентов осцилляций магнитосопротивления в магнитном поле как функции номеров уровней Ландау Nm,p для образца 19. Т=1.71 К.

Рис. 2. Иллюстрация спинового расщепления в осцилляциях магнитосопротивления второй возбужденной Ep подзоны размерного квантования.

Вертикальными линиями Nm и Np показаны положения максимумов магнитосопротивления. Образец 19, Т=1.71 К.

Резонансная модуляция е-е релаксации квантующим магнитным полем. Обнаруженные на графиках Дингла периодические изломы логично объясняются в представлении о внутри- и межподзонном электрон -электронном взаимодействии. На рис. 3 и 4 представлены график Дингла с характерными изломами и диаграмма сканирования уровня Ферми уровнями Ландау ПРК. квантование температура магнитный амплитудный

Переходным областям «a-b» и «c-d» соответствуют резонансные магнитные поля, при которых уровень Ферми пересекают уровни Ландау 2D и Q2D Em и Ep ПРК. Ситуациям «a-b» (= ==1.68 Тл) и «c-d» (=2.69 Тл, =2.77 Тл) соответствуют физические условия, благоприятные для проявления межподзонного взаимодействия. При этом максимумы функции плотности состояний и энергетически совпадают в пределах на уровне Ферми. Магнитное поле области «b-c» на соответствует промежуточной ситуации, когда уровень Ландау Nm=10, пересекающий уровень Ферми, попадает в энергетическую щель между уровнями Np=2 и 1, что и является причиной ослабления (если не полного подавления) межподзонного взаимодействия 2D и Q2D электронов Em и Ep ПРК.

Рис. 3. Магнитополевые зависимости нормированной амплитуды осцилляций магнитосопротивления образца 15 основной (1) и возбужденной (1*) ПРК. T=4.2 K.

Рис. 4. Диаграмма сканирования уровня Ферми (EF=0) квантовыми уровнями Ландау Nm и Np, подзонами Ландау E(kz) и функциями плотности состояний D(E) и g(E) электронов Em и Ep ПРК. Образец 15, Т=4.2 К.

Финишное время формируется по независимым внутри- () и межподзонным () каналам: , i= m, p, mp. В ситуации, соответствующей плато «b» и «d» на , межподзонное взаимодействие подавляется энергетическим дистанцированием и . Время нетеплового уширения определяется временами внутриподзонной релаксации 2D и Q2D электронов: .

С увеличением магнитного поля ситуация приближается к резонансной, «включается» межподзонное е-е взаимодействие 2D и Q2D электронов Em и Ep ПРК: . Параметр для областей «a», «с» и «е» различен. Единый полюс свидетельствует о неизменности доминирующего механизма, ограничивающего амплитуду осцилляций на участках «a», «с» и «е». По наклону аппроксимаций областей «а» - «е» выполнены оценки величин (табл. 1).

Таблица 1. Время столкновительного уширения соответствующее участкам «а», «b», … на зависимости д(1/B) (рис. 3).

фq, 10-13 c

Образец

a

b

c

d

е

f

T, K

15

1.37

4.79

1.12

4.60

0.67

-

4.2

4

9.8

28.0

8.6

24.7

7.9

20.9

3.9

14

7.7

10.2

6.25

10.2

4.59

-

1.2

19

1.4

2.6

1.3

2.6

1.1

2.2

1.71

18

1.0

2.1

0.86

2.1

0.61

-

1.79

16

1.08

4.86

0.92

3.75

0.68

-

4.2

Проведенные исследования позволили сделать следующее заключение. Для повышения подвижности электронов в гетероструктурах с сохранением роста концентрации, необходимо подавление межподзонного взаимодействия, что может быть достигнуто двумя способами: 1) подбором диапазонов магнитных полей и температур, в которых межподзонное взаимодействие эффективно подавляется, как описано выше; 2) созданием такой слоевой архитектуры гетероструктур, в которой с ростом концентрации электронов не будет происходить заполнение электронами возбужденной ПРК.

В пятой главе рассматриваются особенности Фурье-спектров осцилляций поперечного магнитосопротивления.

Вклад в осцилляции магнитосопротивления дают как электронные переходы внутри одной ПРК, так и переходы электронов, принадлежащих различным ПРК. Магнитосопротивление определяется числом электронов под уровнем Ферми f и числом свободных мест над уровнем Ферми 1-f. Описанные ниже ситуации иллюстрирует рис. 5.

Рис. 5. Диаграммы переходов: a - внутриподзонные переходы, b - внутриподзонные переходы с учетом межподзонных, с - межподзонные переходы с учетом внутриподзонных. Сплошными стрелками показаны произошедшие переходы электронов, штриховыми - сопоставляемые им виртуальные переходы.

Внутриподзонные переходы в и определяют основные гармоники, полностью зависимые от концентрации 2D электронов в ПРК. Полная вероятность для независимых переходов в и ПРК определяется произведением (1-), а основные частоты выражаются через концентрации известными соотношениями .

Рассмотрим внутриподзонные переходы с учетом межподзонных переходов. Вероятность переходов в и ПРК с учетом перекрестных межподзонных переходов (m-p”, “p-m) описывается выражением [(-)](1-)(1-). Этой вероятности соответствует гармоника разностной частоты .

Рассмотрим межподзонные переходы типа m-p или p-mс учетом внутриподзонных m-m и p-p переходов. Полная вероятность m-p” “p-m может быть приведена к виду [(+)](1-)(1-), что соответствует осцилляциям с гармоникой суммарной частоты: .

Таким образом, присутствие в Фурье-спектрах пиков комбинационных частот определяется интенсивностью межподзонных переходов и, соответственно, межподзонным взаимодействием. Фурье-спектры осцилляций поперечного магнитосопротивления могут служить способом контроля гетероструктуры. В случае выраженных пиков комбинационных частот в Фурье-спектре осцилляций можно говорить о значительном вкладе межподзонного канала рассеяния, в случае их отсутствия - о слабом вкладе межподзонного рассеяния в процессы рассеяния.

На рис. 6 показаны Фурье-спектры осцилляций поперечного магнитосопротивления с различными отношениями амплитуд Am и Ap Fm и Fp пиков. Для исследования выбраны две основные ситуации: Am/Ap>1 и Am/Ap<1.

Рис. 6. Примеры Фурье -спектров осцилляций Шубникова - де Гааза для гетероструктуры с заполнением двух подзон размерного квантования. а- Am/Ap<1 (Образец 1); б - Am/Ap>1 (образец 9)

Исследование зависимости отношения Am и Ap от параметров электронного газа показало, что отношение Am/Ap строго связано с отношением температур Дингла в подзонах TDp/TDm, кроме случаев близких значений температур Дингла в подзонах TDp/TDm?1. В анализируемых экспериментах TDp/TDm всегда значительно меньше 1. Для объяснения такого отношения амплитуд пиков Фурье-спектров рассмотрим отношения, как следствия эксперимента

<1 (а); >1 (b)

Известно, что кулоновскому (а), фононному (b) рассеянию и рассеянию на шероховатостях гетерограницы (с) соответствуют отношения

>1 (а), =1 (b) и <1 (c).

Сравнение следствий эксперимента 1(а) и 1(b) с теорией 2(а)-2(с) выполним с привлечением известных соотношений для времени релаксации (классического и квантового)

?1 (а); <1 (b),

полученных экспериментально.

Установлено, что ситуации < соответствует доминирующему вкладу примесного (кулоновского) рассеяния как в малоугловое рассеяние, так и в рассеяние на большие углы. Соотношение >, объясняется предположением о контроле кулоновским рассеянием транспортного времени релаксации, а рассеянием на шероховатостях гетерограницы - квантового времени релаксации. Соотношение ? свидетельствует о примешивании к кулоновскому рассеянию и рассеянию на шероховатостях гетерограницы электрон-фононного рассеяния.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основе существующих методов анализа осцилляций Шубникова - де Гааза предложен и реализован на большом количестве образцов гетероструктуры AlGaAs(Si)/GaAs комплексный алгоритм анализа экспериментальных результатов, позволяющий получить более полную и точную информацию о процессах низкотемпературного магнитотранспорта.

Установлено, что периодическое изменение времени одночастичной релаксации в основной ПРК с магнитным полем вызвано резонансным «включением» магнитным полем межподзонного е-е взаимодействия.

Впервые обнаружен в осцилляциях поперечного магнитосопротивления 0- спин-расщепленный пик низкочастотной гармоники осцилляций поперечного магнитотранспорта. Отмечены аномально малые амплитуды 0+ и 0- спин-расщепленных пиков. Установлено, что причиной малой амплитуды этих пиков является низкая вероятность межподзонных переходов с сохранением спина.

Объяснено известное из литературы присутствие пиков комбинационных частот в Фурье- спектрах осцилляций поперечного магнитосопротивления при заполнении электронами в гетеропереходах двух ПРК. Возникновение пиков комбинационных частот определяется интенсивностью межподзонных переходов.

Установлено, что скачкообразное изменение концентрации электронов в основной ПРК с ростом магнитного поля связано с достижением квантового предела для возбужденной ПРК.

Выявлена связь известного различия в значениях пороговой концентрации носителей с наличием в гетеропереходе дополнительных резервуаров для электронов в гетеропереходе (DX-центров, акцепторных примесей, «хвостов» плотности состояний).

Предложены способы подавления механизмов, ограничивающих рост подвижности с увеличением концентрации: подавление межподзонной е-е релаксации путем выбора диапазонов магнитных полей и температур опыта; исключение заполнения электронами возбужденной ПРК с ростом полной концентрации электронов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Kavaliauskas J., Chechavichus B., Krivate G., Galikas A., Kadushkin V.I., Shangina E.L., Gorbunova Yu.N. Photomodulation dynamics of exciton reflectance in GaAs/AlAs single -quantum -well structure // Abstract of 2-nd International Conference «Advanced Optical Materials and Devices», Lithuania, Vilnius. - Vilnius, 2000. - p.57 (0,1 п.л.).

2. Горбунова Ю.Н. Фурье-спектроскопия ОШдГ // Тезисы докладов 3-ей Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике. Санкт-Петербург, 5-8 декабря 2001 г. - Санкт-Петербург, 2001. - с. 48-49 (0,1 п.л.).

3. Горбунова Ю.Н., Ларин С.Н. Тонкая структура электронного спектра гетероструктур с сильнолегированными гетеропереходами // Сборник тезисов 8-ой Всероссийской Научной Конференции Студентов - Физиков и молодых ученых, Екатеринбург. - Екатеринбург, 2002. - p. 175-176 (0,1 п.л.).

4. Kadushkin V.I., Gorbunova Y.N., Dubois A.B., Melechov A.P., Tsahhaev F.M. The role of Electron-electron relaxation in Landau Quantization Damping // Physics of Low-Dimensional Structures. - 2002. - №11/12. - p. 27-37 (0,6 п.л.).

5. Кадушкин В. И., Дюбуа А. Б., Горбунова Ю. Н., Мелехов А. П., Цаххаев Ф. М. Роль электрон-электронной релаксации в затухании квантования Ландау. // Рязанский государственный педагогический университет им. С. А. Есенина. - Рязань, 2003. - 18 с., ил., библ. 13. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 04.02.2003, № 216-В2003 (1,1 п.л.).

6. Кадушкин В. И., Дюбуа А. Б., Горбунова Ю. Н., Цаххаев Ф. М. Особенности затухания квантования Ландау // Рязанский государственный педагогический университет им. С. А. Есенина. - Рязань, 2003. - 21 с., ил., библ. 11. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 04.02.2003, № 215-В2003 (1,3 п.л.).

7. Горбунова Ю.Н. Роль е-е релаксации в затухании квантования Ландау // Сборник тезисов 9-ой Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых, Екатеринбург - Красноярск. - Красноярск, 2003. - Ч. 1. - с. 151-152 (0,1 п.л.).

8. Kadushkin V.I., Dubois A.B., Gorbunova Y.N., Tsahhaev F.M., Ustinov A.M. Intra- and intersubband electron-electron interaction as a factor contributing to the damping of Landau quantization in two-dimensional electron gas // Physics of Low-Dimensional Structures. - 2003. - №9/10. - p. 11-24 (0,9 п.л.).

9. Горбунова Ю.Н., Устинов А.М. Особенности анализа биений осцилляций Шубникова - де Гааза // Сборник тезисов 10-ой Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых, Екатеринбург - Москва. - Москва, 2004. - Ч. 1. - 287-288 (0,1 п.л.).

10. Горбунова Ю.Н., Устинов А.М. Времена одночастичной релаксации в гетеросистеме AlxGa1-xAs/GaAs // Сборник тезисов 10-ой Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых, Екатеринбург - Москва. - Москва, 2004. - Ч. 1. - 285-287 (0,1 п.л.).

11. Kadushkin V.I., Dubois A.B., Gorbunova Y.N., Ustinov A.M. Plasma oscillations in Q2D Electron System with the fine structure of energy spectrum // Physics of Low-Dimensional Structures. - 2004. - №5/6. - p. 107-132 (1,5 п.л.).

12. Кадушкин В.И., Горбунова Ю.Н., Устинов А.М. Резонансная модуляция электрон-электронной релаксации квантующим магнитным полем // Материалы 2-ой Международной конференции «Физика электронных материалов», Калуга. - Калуга, 2005. - Т. 1. - с. 248-251 (0,2 п.л.).

13. Горбунова Ю.Н., Устинов А.М., Афанасова М.М. Особенности проявления межподзонной электрон-электронной релаксации в Фурье-спектрах осцилляций магнитосопротивления Шубникова - де Гааза // Труды IX конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, Владивосток. - Владивосток, 2005 - с. 29-32 (0,2 п.л.).

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Изучение принципов и особенностей осуществления угловой модуляции. Ознакомление с физическими процессами, происходящими в автогенераторе с частотной модуляцией на варикапах. Проведение экспериментального анализа характеристик частотного модулятора.

    лабораторная работа [457,4 K], добавлен 01.07.2015

  • Особенности газовой среды. Средняя длина свободного пробега частиц в газе. Энергия электронов в кристалле. Электрические свойства кристаллов. Движение электронов в вакууме в электрическом и магнитных полях. Электростатическая (автоэлектронная) эмиссия.

    курсовая работа [343,0 K], добавлен 08.12.2010

  • Движение электронов в вакууме в электрическом и магнитном полях, между плоскопараллельными электродами в однородном электрическом поле. Особенности движения в ускоряющем, тормозящем полях. Применение метода тормозящего поля для анализа энергии электронов.

    курсовая работа [922,1 K], добавлен 28.12.2014

  • Физика низких температур. Низкотемпературные проблемы и возможности сжижения газов. Интенсивность тепловых движений. Свойства газов и жидкостей при низких температурах. Получение низких температур. Сверхтекучесть и другие свойства жидкого гелия.

    курсовая работа [988,1 K], добавлен 16.08.2012

  • Исследование предмета и задач физики низких температур – раздела физики, занимающегося изучением физических свойств систем, находящихся при низких температурах. Методы получения низких температур: испарение жидкостей, дросселирование, эффект Пельтье.

    курсовая работа [75,8 K], добавлен 22.06.2012

  • Исследование особенностей деформации микрокапель прямых и обратных эмульсий в магнитных и электрических полях. Изучение указанных явлений с помощью экспериментальной установки (катушек Гельмгольца), создавая переменные и постоянные магнитные поля.

    лабораторная работа [1,0 M], добавлен 26.08.2009

  • Сущность и разновидности амплитудно-импульсной модуляции. Основные интегральные характеристики напряжения с АИМ-3, а также направления улучшения спектрального состава. Особенности применения функций Уолша в процессе реализации сложных законов модуляции.

    реферат [1,0 M], добавлен 26.08.2015

  • Исследование кристаллической структуры поверхности с помощью рентгеновских и электронных пучков. Дифракция электронов низких и медленных энергий (ДЭНЭ, ДМЭ), параметры. Тепловые колебания решетки, фактор Дебая-Валлера. Реализация ДЭНЭ, применение метода.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 08.06.2012

  • Загальна характеристика терагерцового випромінювання. Напівпровідникові гетероструктури. Загальна характеристика речовин GaAs, AlAs. Будова надрешітки. Рух електронів у статичному електричному полі та у терагерцових полях. Використання осцилятора.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 04.12.2014

  • Исследование частотных и переходных характеристик линейной электрической цепи. Определение электрических параметров ее отдельных участков. Анализ комплексной передаточной функции по току, графики амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик.

    курсовая работа [379,2 K], добавлен 16.10.2021

  • Суть волнового процесса, исследование частотной характеристики кольцевых систем СВЧ-диапазона для бегущих и стоячих волн. Методы расчёта диэлектрических волноведущих систем. Закономерности формирования амплитудно-частотной характеристики резонаторов.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 13.01.2011

  • Великие физики, которые прославились, занимаясь теорией и практикой сверхпроводимости. Изучение свойств вещества при низких температурах. Реакция сверхпроводников на примеси. Физическая природа сверхпроводимости и перспективы ее практического применения.

    презентация [2,7 M], добавлен 11.04.2015

  • Расчёт стационарных характеристик электрической цепи. Построение таблиц и графиков амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик. Практические графики, смоделированные в Micro-Cap. Расчёт переходной характеристики с помощью преобразования Лапласа.

    контрольная работа [447,8 K], добавлен 13.06.2012

  • Силы и коэффициент внутреннего трения жидкости, использование формулы Ньютона. Описание динамики с помощью формулы Пуазейля. Уравнение Эйлера - одно из основных уравнений гидродинамики идеальной жидкости. Течение вязкой жидкости. Уравнение Навье-Стокса.

    курсовая работа [531,8 K], добавлен 24.12.2013

  • Классификация фильтров по виду амплитудно-частотной характеристики. Особенности согласованной и несогласованной нагрузки. Частотная зависимость характеристического и входного сопротивлений фильтра. Расчет коэффициентов затухания тока и фазы тока.

    контрольная работа [243,7 K], добавлен 16.02.2013

  • Ознакомление с основами движения электрона в однородном электрическом поле, ускоряющем, тормозящем, однородном поперечном, а также в магнитном поле. Анализ энергии электронов методом тормозящего поля. Рассмотрение основных опытов Дж. Франка и Г. Герца.

    лекция [894,8 K], добавлен 19.10.2014

  • Законы Ома и Кирхгофа. Определение частотных характеристик: функции передачи электрической цепи и резонансной частоты. Нахождение амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристики для заданной электрической цепи аналитически и в среде MicroCap 8.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 06.08.2013

  • Понятие электрического тока и условия его возникновения. Сверхпроводимость металлов при низких температурах. Понятия электролиза и электролитической диссоциации. Электрический ток в жидкостях. Закон Фарадея. Свойства электрического тока в газах, вакууме.

    презентация [2,9 M], добавлен 27.01.2014

  • Три основных вида фотоэффектов. Фотоэффект - испускание электронов телами под действием света, который был открыт в 1887 году Герценом. Промышленное производство солнечных батарей на гетероструктурах. Практическое применение явления фотоэффекта.

    практическая работа [267,0 K], добавлен 15.05.2009

  • Современное состояние элементной базы полупроводниковых оптических преобразователей. Воздействие электромагнитного излучения видимого и инфракрасного диапазонов на параметры токовых колебаний в мезапланарных структурах на основе высокоомного GaAs n-типа.

    дипломная работа [1,8 M], добавлен 18.07.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.