"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Спиновая интерференция дырок в кремниевых наносандвичах
Баграев Н.Т.1, Даниловский Э.Ю.1, Клячкин Л.Е.1, Маляренко А.М.1, Машков В.А.2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия
Поступила в редакцию: 20 мая 2011 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2011 г.

Спинозависимый транспорт дырок исследуется в кремниевых наносандвичах на поверхности Si (100) n-типа, которые представляют собой сверхузкие кремниевые квантовые ямы p-типа, ограниченные delta-барьерами, сильно легированными бором. На основании данных измерений продольной и холловской разности потенциалов в зависимости от напряжения на вертикальном затворе в отсутствие внешнего магнитного поля идентифицируется наличие в кремниевых наносандвичах краевых каналов проводимости. При этом рост стабилизированного тока исток-сток в интервале 0.25-5 нА последовательно проявляет значение продольной проводимости 4e2/h, обусловленное вкладом многократного андреевского отражения, 0.7(2e2/h), соответствующее известной особенности в квантовой лестнице проводимости, а также осцилляции Ааронова-Кашера, что свидетельствует о спиновой поляризации дырок в краевых каналах. Кроме того, в условиях низких значений стабилизированного тока исток-сток благодаря наличию спиновой поляризации регистрируется ненулевая холловская разность потенциалов, зависящая от напряжения вертикального затвора, что идентифицирует квантовый спиновый эффект Холла. Измерения продольных вольт-амперных характеристик демонстрируют наличие ступеней Фиске и участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением, обусловленного генерацией электромагнитного излучения вследствие нестационарного эффекта Джозефсона. Предлагается объяснение полученных результатов в рамках модели топологических краевых состояний, представляющих собой систему из сверхпроводящих каналов, содержащих квантовые точечные контакты, способные трансформироваться в одиночные джозефсоновские переходы при увеличении величины стабилизированного тока исток-сток.
  1. T.M. Klapwijk. J. Superconductivity: Incorporating Novel Magnetism, 17, 593 (2004)
  2. C.W.J. Beenakker, H. van Houten. Phys. Rev. Lett., 66, 3056 (1991)
  3. P. Jarillo-Herrero, J.A. van Dam, L.P. Kouwenhoven. Nature, 439, 953 (2006)
  4. Jie Xiang, A. Vidan, M. Tinkham, R.M. Westervelt, Ch. Lieber. Nature-Nanotechnology, 1, 208 (2006)
  5. Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин, А.А. Кудрявцев, А.М. Маляренко, В.В. Романов. ФТП, 43 (11), 1481 (2009)
  6. Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин, А.А. Кудрявцев, А.М. Маляренко, Г.А. Оганесян, Д.С. Полоскин. ФТП, 43 (11), 1496 (2009)
  7. N.T. Bagraev, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, A.M. Malyarenko, G.A. Oganesyan, D.S. Poloskin, V.V. Romanov. Physica C, 486, 840 (2008).
  8. N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, A.M. Malyarenko, V.V. Romanov. In: Superconductivity --- Theory and Applications, ed. by A. Luiz (Croatia, SCIYO, 2010) chap. 4, p. 69
  9. N.T. Bagraev, N.G. Galkin, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Molyarenko. J. Phys.: Condens. Matter, 20, 164 202 (2008)
  10. N.T. Bagraev, N.G. Galkin, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, I.A. Shelykh. J. Phys.: Condens. Matter, 18, L1 (2006)
  11. B. Andrei Bernevig, Taylor L. Hughes, Shou-Cheng Zhang. Science, 314, 1757 (2006)
  12. K.S. Novoselov, Z. Jiang, Y. Zhang, S.V. Morozov, H.L. Stormer, V. Zeitler, J.C. Maan, G.S. Boebinger, P. Kim, A.K. Geim. Science, 315, 1379 (2007)
  13. C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 95, 226 801 (2005)
  14. C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 95, 146 802 (2005)
  15. L. Fu, C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 98, 1066 803 (2007)
  16. J.E. Moore, L. Balents. Phys. Rev. B, 75, 121 306 (2007)
  17. R. Roy. Phys. Rev. B, 79, 195 322 (2009)
  18. Н.Т. Баграев, О.Н. Гимбицкая, Л.Е. Клячкин, А.А. Кудрявцев, А.М. Маляренко, В.В. Романов, А.И. Рыскин, А.С. Щеулин. ФТП, 44 (10), 1372 (2010)
  19. N.T. Bagraev, O.N. Guimbitskaya, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, A.M. Malyarenko, V.V. Romanov, A.I. Ryskin, I.A. Shelykh, A.S. Shcheulin. Physica C, 470, 893 (2010)
  20. B.I. Halperin. Phys. Rev. B, 25, 2185 (1982)
  21. R.B. Laughlin. Rev. Mod. Phys., 71, 863 (1999)
  22. M. Buttiker. Science, 325, 278 (2009)
  23. M.Z. Hasan, C.L. Kane. Rev. Mod. Phys., 82, 3045 (2010)
  24. S. Datta, B. Das. Appl. Phys. Lett., 56, 665 (1990)
  25. M. Buttiker. Phys. Rev. B, 38, 9375 (1988)
  26. S. Datta. Electronic transport in mesoscopic systems (Cambrige, Univeristy Press, 1995)
  27. A. Ghosh, C.J.B. Ford, M. Pepper, H.E. Beere, D.A. Ritchie. Phys. Rev. Lett., 92, 116 601 (2004)
  28. N.T. Bagraev, V.K. Ivanov, L.E. Klyachkin, I.A. Shelykh. Phys. Rev. B, 70, 155 315 (2004)
  29. N.T. Bagraev, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A. Naeser, S.A. Rykov. Def. Dif. Forum, 143--147, 1003 (1997)
  30. N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, S.A. Rykov. Def. Dif. Forum, 194--199, 673 (2001)
  31. W. Frank, U. Gosele, H. Mehrer, A. Seeger. Diffusion in Crystalline Solids, ed. by G.E. Murch, A.S. Nowick (Academic Press, N. Y., 1984)
  32. Н.Т. Баграев, А.Д. Буравлев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, В. Гельхофф, В.К. Иванов, И.А. Шелых. ФТП, 36, 462 (2002)
  33. P.S. Zalm. Rep. Progr. Phys., 58, 1321 (1995)
  34. W. Gehlhoff, N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin. Mater. Sci. Forum, 196, 467 (1995)
  35. И.А. Шелых, Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин. ФТП, 37, 1438 (2003)
  36. T.J. Thornton, M. Pepper, H. Ahmed, D. Andrews, G.J. Davies. Phys. Rev. Lett., 56, 1198 (1986)
  37. D.A. Wharam, T.J. Thornton, R. Newbury, M. Pepper, H. Ahmed, J.E.F. Frost, E.G. Hasko, E.C. Peacock, D.A. Ritchie, G.A.C. Jones. J. Phys. C, 21, L209 (1988)
  38. B.J. van Wees, H. van Houten, C.W.J. Beenakker, J.G. Williamson, L.P. Kouwenhoven, D. van der Marel, C.T. Foxon. Phys. Rev. Lett., 60, 848 (1988)
  39. M.J.M. de Jong, C.W.J. Beenakker. Phys. Rev. Lett., 74, 1657 (1995)
  40. K.J. Thomas, J.T. Nicholls, M.Y. Simmons, M. Pepper, D.R. Mace, D.A. Ritchie. Phys. Rev. Lett., 77, 135 (1996)
  41. A.C. Graham, D.L. Sawkey, M. Pepper, M.Y. Simmons, D.A. Ritchie. Phys. Rev. B, 75, 035 331 (2007)
  42. D.D. Awschalom, D. Loss, N. Samarth. Semiconductor Spintronics and Quantum Computations (Springer-Verlag, Berlin, 2002)
  43. I.A. Shelykh, N.T. Bagraev, N.G. Galkin, L.E. Klyachkin. Phys. Rev. B, 71, 113 311 (2005)
  44. R. Winkler. Phys. Rev. B, 62, 4245 (2000)
  45. R. Winkler, H. Noh, E. Tutuc, M. Shayegan. Phys. Rev. B, 65, 155 303 (2002)
  46. I.A. Shelykh, N.G. Galkin, N.T. Bagraev. Phys. Rev. B, 72, 235 316 (2005)
  47. Дж. Кларк. УФН, 104 (1), 95 (1971)
  48. K. Kadowaki, H. Yamaguchi, K. Kawamata, T. Yamamoto, H. Minami, I. Kakeya, U. Welp, L. Ozyuzer, A.E. Koshelev, C. Kurter, K.E. Gray, W.-K. Kwok. Physica C, 486, 634 (2008)
  49. M.D. Fiske. Rev. Mod. Phys., 36, 221 (1964)
  50. И.М. Дмитриенко, И.К. Янсон, В.М. Свистунов. ЖЭТФ, 47, 2091 (1964)
  51. I.O. Kulik. JETP Lett., 2, 134 (1965)
  52. B.D. Josephson. Rev. Mod. Phys., 36, 216 (1964)
  53. А.А. Абрикосов. Основы теории металлов (М., Наука, 1987)
  54. L. Ozyuzer, A.E. Koshelev, C. Kurter, N. Gopalsami, Q. Li, M. Tachiki, K. Kadowaki, T. Yamamoto, H. Yamaguchi, T. Tachiki, K.E. Gray, W.-K. Kwok, U. Welp. Science, 318, 1291 (2007)
  55. A. Roth, C. Brune, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, J. Maciejko, Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang. Science, 325, 294 (2009)
  56. A.D. Kent. Nature, 442, 143 (2006)
  57. Е.В. Кучис. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования (М., Радио и связь, 1990)
  58. N.T. Bagraev, V.A. Mashkov, E.Yu. Danilovsky, W. Gehlhoff, D.S. Gets, L.E. Klyachkin, A.A. Kudryavtsev, R.V. Kuzmin, A.M. Malyarenko, V.V. Romanov. Appl. Mag. Res., 39, 113 (2010).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.