"Физика и техника полупроводников"
Издателям
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: 21 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.
  • T.M. Klapwijk. J. Superconductivity: Incorporating Novel Magnetism, 17, 593 (2004)
  • C.W.J. Beenakker, H. van Houten. Phys. Rev. Lett., 66, 3056 (1991)
  • P. Jarillo-Herrero, J.A. van Dam, L.P. Kouwenhoven. Nature, 439, 953 (2006)
  • Jie Xiang, A. Vidan, M. Tinkham, R.M. Westervelt, Ch. Lieber. Nature-Nanotechnology, 1, 208 (2006)
  • Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин, А.А. Кудрявцев, А.М. Маляренко, В.В. Романов. ФТП, 43 (11), 1481 (2009)
  • Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин, А.А. Кудрявцев, А.М. Маляренко, Г.А. Оганесян, Д.С. Полоскин. ФТП, 43 (11), 1496 (2009)
  • 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).
  • 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
  • N.T. Bagraev, N.G. Galkin, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Molyarenko. J. Phys.: Condens. Matter, 20, 164 202 (2008)
  • N.T. Bagraev, N.G. Galkin, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, I.A. Shelykh. J. Phys.: Condens. Matter, 18, L1 (2006)
  • B. Andrei Bernevig, Taylor L. Hughes, Shou-Cheng Zhang. Science, 314, 1757 (2006)
  • 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)
  • C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 95, 226 801 (2005)
  • C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 95, 146 802 (2005)
  • L. Fu, C.L. Kane, E.J. Mele. Phys. Rev. Lett., 98, 1066 803 (2007)
  • J.E. Moore, L. Balents. Phys. Rev. B, 75, 121 306 (2007)
  • R. Roy. Phys. Rev. B, 79, 195 322 (2009)
  • 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)
  • 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)
  • B.I. Halperin. Phys. Rev. B, 25, 2185 (1982)
  • R.B. Laughlin. Rev. Mod. Phys., 71, 863 (1999)
  • M. Buttiker. Science, 325, 278 (2009)
  • M.Z. Hasan, C.L. Kane. Rev. Mod. Phys., 82, 3045 (2010)
  • S. Datta, B. Das. Appl. Phys. Lett., 56, 665 (1990)
  • M. Buttiker. Phys. Rev. B, 38, 9375 (1988)
  • S. Datta. Electronic transport in mesoscopic systems (Cambrige, Univeristy Press, 1995)
  • A. Ghosh, C.J.B. Ford, M. Pepper, H.E. Beere, D.A. Ritchie. Phys. Rev. Lett., 92, 116 601 (2004)
  • N.T. Bagraev, V.K. Ivanov, L.E. Klyachkin, I.A. Shelykh. Phys. Rev. B, 70, 155 315 (2004)
  • N.T. Bagraev, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A. Naeser, S.A. Rykov. Def. Dif. Forum, 143--147, 1003 (1997)
  • N.T. Bagraev, A.D. Bouravleuv, W. Gehlhoff, L.E. Klyachkin, A.M. Malyarenko, S.A. Rykov. Def. Dif. Forum, 194--199, 673 (2001)
  • 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)
  • Н.Т. Баграев, А.Д. Буравлев, Л.Е. Клячкин, А.М. Маляренко, В. Гельхофф, В.К. Иванов, И.А. Шелых. ФТП, 36, 462 (2002)
  • P.S. Zalm. Rep. Progr. Phys., 58, 1321 (1995)
  • W. Gehlhoff, N.T. Bagraev, L.E. Klyachkin. Mater. Sci. Forum, 196, 467 (1995)
  • И.А. Шелых, Н.Т. Баграев, Л.Е. Клячкин. ФТП, 37, 1438 (2003)
  • T.J. Thornton, M. Pepper, H. Ahmed, D. Andrews, G.J. Davies. Phys. Rev. Lett., 56, 1198 (1986)
  • 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)
  • 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)
  • M.J.M. de Jong, C.W.J. Beenakker. Phys. Rev. Lett., 74, 1657 (1995)
  • K.J. Thomas, J.T. Nicholls, M.Y. Simmons, M. Pepper, D.R. Mace, D.A. Ritchie. Phys. Rev. Lett., 77, 135 (1996)
  • A.C. Graham, D.L. Sawkey, M. Pepper, M.Y. Simmons, D.A. Ritchie. Phys. Rev. B, 75, 035 331 (2007)
  • D.D. Awschalom, D. Loss, N. Samarth. Semiconductor Spintronics and Quantum Computations (Springer-Verlag, Berlin, 2002)
  • I.A. Shelykh, N.T. Bagraev, N.G. Galkin, L.E. Klyachkin. Phys. Rev. B, 71, 113 311 (2005)
  • R. Winkler. Phys. Rev. B, 62, 4245 (2000)
  • R. Winkler, H. Noh, E. Tutuc, M. Shayegan. Phys. Rev. B, 65, 155 303 (2002)
  • I.A. Shelykh, N.G. Galkin, N.T. Bagraev. Phys. Rev. B, 72, 235 316 (2005)
  • Дж. Кларк. УФН, 104 (1), 95 (1971)
  • 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)
  • M.D. Fiske. Rev. Mod. Phys., 36, 221 (1964)
  • И.М. Дмитриенко, И.К. Янсон, В.М. Свистунов. ЖЭТФ, 47, 2091 (1964)
  • I.O. Kulik. JETP Lett., 2, 134 (1965)
  • B.D. Josephson. Rev. Mod. Phys., 36, 216 (1964)
  • А.А. Абрикосов. Основы теории металлов (М., Наука, 1987)
  • 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)
  • A. Roth, C. Brune, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, J. Maciejko, Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang. Science, 325, 294 (2009)
  • A.D. Kent. Nature, 442, 143 (2006)
  • Е.В. Кучис. Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования (М., Радио и связь, 1990)
  • 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.