Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2021, выпуск 12 » Статья стр. 1983
<<<>>>
Квантовые осцилляции магнетосопротивления в гетероструктурах HgCdTe/HgTe/HgCdTe с инвертированным зонным спектром
DOI: 10.21883/FTT.2021.12.51654.33s
государственное задание Министерства науки и высшего образования РФ, «Электрон», АААА-А18-118020190098-5
Боголюбский А.С.1, Гудина С.В.1, Неверов В.Н.1, Туруткин К.В.1, Подгорных С.М.1, Шелушинина Н.Г.1, Якунин М.В.1, Михайлов Н.Н.2, Дворецкий C.А.2
1Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Email: bogolubskiy@imp.uran.ru, svpopova@imp.uran.ru, neverov@imp.uran.ru, sp@imp.uran.ru, shel@imp.uran.ru, yakunin@imp.uran.ru, mikhailov@isp.nsc.ru, dvor@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 8 июля 2021 г.
В окончательной редакции: 13 июля 2021 г.
Принята к печати: 16 июля 2021 г.
Выставление онлайн: 14 сентября 2021 г.
PDF версия
Обсуждаются эффекты, наблюдающиеся в режиме осцилляций Шубникова-де Гааза в гетероструктуре HgCdTe/HgTe/HgCdTe с широкой (20.3 nm) квантовой ямой HgTe с инвертированной зонной структурой. В топологически тривиальной 2D-системе обнаружен сдвиг на π фазы магнитоосцилляций. Представлено тщательное экспериментальное исследование и теоретический анализ данных для понимания физических причин аномального фазового сдвига. Значение эффективной массы электронов mc/m0=(0.022±0.002), полученное из области двукратно вырожденных пиков магнетосопротивления, примерно вдвое меньше теоретических оценок. В области более сильных магнитных полей для невырожденных пиков магнетосопротивления имеем mc/m0=(0.034± 0.003), что хорошо согласуется как с предсказаниями теории, так и с экспериментальными результатами, полученными из анализа активационной проводимости в режиме квантового эффекта Холла. Обсуждаются причины такого расхождения. Ключевые слова: теллурид ртути, полупроводниковые гетероструктуры, осцилляции Шубникова-де Гааза, квантовый эффект Холла, эффективная масса.
  1. M. Konig, S. Wiedmann, C. Brune, A. Roth, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, X.-L. Qi, S.-C. Zhang. Science 318, 766 (2007)
  2. B.A. Bernevig, T.L. Hughes, S.C. Zhang. Science 314, 1757 (2006)
  3. S.S. Krishtopenko, I. Yahniuk, D.B. But, V.I. Gavrilenko, W. Knap, F. Teppe. Phys. Rev. B 94, 245402 (2016)
  4. D. Xiao, M.C. Chang, Q. Niu. Rev. Mod. Phys. 82, 1959 (2010)
  5. A.A. Taskin, Y. Ando. Phys. Rev. B 84, 035301 (2011)
  6. A.Yu. Kuntsevich, A.V. Shupletsov, G.M. Minkov. Phys. Rev. B 97, 195431 (2018)
  7. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, M.I. Katsnelson, I.V. Grigorieva, S.V. Dubonos, A.A. Firsov. Nature 438, 197 (2005)
  8. Y. Zhang, Y.-W. Tan, H.L. Stormer, P. Kim. Nature 438, 201 (2005)
  9. S. Das Sarma, S. Adam, E.H. Hwang, E. Rossi. Rev. Mod. Phys. 83, 407 (2011)
  10. S. Huang, J. Kim, W.A. Shelton, E.W. Plummer. Rongying Jin. PNAS 114, 6256 (2017)
  11. Z.D. Kvon, E.B. Olshanetsky, E.G. Novik, D.A. Kozlov, N.N. Mikhailov, I.O. Parm, S.A. Dvoretsky. Phys. Rev. B 83, 193304 (2011)
  12. М.И. Дьяконов, А.В. Хаецкий. ЖЭТФ 82, 1584 (1982). [M.I. Dyakonov, A.V. Khaetskii. Sov. Phys. --- JETP 55, 917 (1982)]
  13. E.G. Novik, A. Pfeuffer-Jeschke, T. Jungwirth, V. Latussek, C.R. Becker, G. Landwehr, H. Buhmann, L.W. Molenkamp. Phys. Rev. B 72, 035321 (2005)
  14. B. Davydov, I. Pomeranchuk. J. Phys. 2, 147 (1940)
  15. И.М. Лифшиц, А.М. Косевич. ЖЭТФ 29, 730 (1955). [I.M. Lifshitz, A.M. Kosevich. Sov. Phys. --- JETP 2, 636 (1956)]
  16. I.M. Lifshits, A.M. Kosevich. J. Phys. Chem. Solids 4, 1 (1958)
  17. М.Г. Гаврилов, Т.В. Кукушкин. Письма в ЖЭТФ 43, 103 (1986). [M.G. Gavrilov, T.V. Kukushkin. JETP Lett. 43, 79 (1986)]
  18. D. Weiss, E. Stahl, G. Weiman, K. Ploog, K. von Klitziug. Surf. Sci. 170, 285 (1986)
  19. H.P. Wei, A.M. Chang, D.C. Tsui, M. Rozeghi. Phys. Rev. B 32, 7016 (1985)
  20. Yu.G. Arapov, G.I. Harus, V.N. Neverov, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, G.A. Alshanskii, O.A. Kuznetsov. Nanotechnology 11, 351 (2000)
  21. Yu.G. Arapov, G.I. Harus, V.N. Neverov, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, O.A. Kuznetsov. ЖЭТФ 123, 118 (2003). [Yu.G. Arapov, G.I. Harus, V.N. Neverov, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, O.A. Kuznetsov. JETP 96, 118 (2003)]
  22. С.В. Гудина, В.Н. Неверов, Е.В. Ильченко, А.С. Боголюбский, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина, С.М. Подгорных, М.В. Якунин, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий. ФТП 52, 16 (2018). [S.V. Gudina, V.N. Neverov, E.V. Ilchenko, A.S. Bogolubskii, G.I. Harus, N.G. Shelushinina, S.M. Podgornykh, M.V. Yakunin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Semiconductors 52, 12 (2018)]
  23. В.Н. Неверов, А.С. Боголюбский, С.В. Гудина, С.М. Подгорных, К.В. Туруткин, М.Р. Попов, Н.Г. Шелушинина, М.В. Якунин, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий. ФТП 54, 830 (2020). [V.N. Neverov, A.S. Bogolubskii, S.V. Gudina, S.M. Podgornykh, K.V. Turutkin, M.R. Popov, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Semiconductors 54, 982 (2020)]
  24. S.V. Gudina, A.S. Bogoliubskii, A.S. Klepikova, V.N. Neverov, K.V. Turutkin, S.M. Podgornykh, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. J. Magn. Magn. Mater. 524, 167655 (2021)
  25. Ю.Г. Арапов, С.В. Гудина, В.Н. Неверов, С.М. Подгорных, М.Р. Попов, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина, М.В. Якунин, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий. ФТП 49, 1593 (2015). [Yu.G. Arapov, S.V. Gudina, V.N. Neverov, S.M. Podgornykh, M.R. Popov, G.I. Harus, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Semiconductors 49, 1545 (2015)]
  26. Y.G. Arapov, S.V. Gudina, V.N. Neverov, S.M. Podgornykh, M.R. Popov, G.I. Harus, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, S.A. Dvoretsky, N.N. Mikhailov. J. Low Temp. Phys. 185, 665-672 (2016)
  27. S.V. Gudina, Y.G. Arapov, V.N. Neverov, S.M. Podgornykh, M.R. Popov, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, S.A. Dvoretsky, N.N. Mikhailov. Phys. Status Solidi C 13, 473 (2016)
  28. S.V. Gudina, Yu.G. Arapov, V.N. Neverov, S.M. Podgornykh, M.R. Popov, E.V. Deriushkina, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Физика низких температур 45, 476 (2019). [S.V. Gudina, Yu.G. Arapov, V.N. Neverov, S.M. Podgornykh, M.R. Popov, E.V. Deriushkina, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Low Temp. Phys. 45, 412 (2019)]
  29. E.B. Olshanetsky, S. Sassine, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky, J.C. Portal, A.L. Aseev. Письма в ЖЭТФ 84, 661 (2006). [E.B. Olshanetsky, S. Sassine, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky, J.C. Portal, A.L. Aseev. JETP Lett. 84, 565 (2006)]
  30. З.Д. Квон, Е.Б. Ольшанецкий, Н.Н. Михайлов, Д.А. Козлов. Физика низких температур 35, 21 (2009) [Z.D. Kvon, E.B. Olshanetsky, N.N. Mikhailov, D.A. Kozlov. Low Temp. Phys. 35, 6 (2009)]
  31. M.Z. Hasan, C.L. Kane. Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010)
  32. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, M.I. Katsnelson, I.V. Grigorieva, S.V. Dubonos, A.A. Firsov. Nature 438, 197 (2005)
  33. B. Buttner, C.X. Liu, G. Tkachov, E.G. Novik, C. Brune, H. Buhmann, E.M. Hankiewicz, P. Recher, B. Trauzettel, S.C. Zhang, L.W. Molenkamp. Nature Phys. 7, 418 (2011)
  34. L.G. Gerchikov, A. Subashiev. Phys. Status Solidi B 160, 443 (1990)
  35. M.S. Zholudev, A.V. Ikonnikov, F. Teppe, M. Orlita, K.V. Maremyanin, K.E. Spirin, V.I. Gavrilenko, W. Knap, S.A. Dvoretskiy, N.N. Mihailov. Nanoscale Res. Lett. 7, 534 (2012)
  36. J.M. Luttinger. Phys. Rev. 102, 1030 (1956)
  37. М.А. Семина, Р.А. Сурис. ФТП 49, 817 (2015). [M.A. Semina, R.A. Suris. Semiconductors 49, 797 (2015)]
  38. Y. Guldner, C. Rigaux, M. Grynberg, A. Mycielski. Phys. Rev. B 8, 3875 (1973)
  39. R.W. Martin, R.J. Nicholas, G.J. Rees, S.K. Heywood, N.J. Mason, P.J. Walker. Phys. Rev. B 42, 9237 (1990)
  40. Ю.Г. Арапов, О.А. Кузнецов, В.Н. Неверов, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина, М.В. Якунин. ФТП 36, 550 (2002). [Yu.G. Arapov, O.A. Kuznetsov, V.N. Neverov, G.I. Harus, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin. Semiconductors 36, 519 (2002)]
  41. I.M. Tsidilkovski, G.I. Harus, N.G. Shelushinina. Adv. Phys. 34, 43 (1985)
  42. M.V. Yakunin, S.M. Podgornykh, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky. Physica E 42, 948 (2010)
  43. T. Wimbauer, K. Oettinger, A.L. Efros, B.K. Meyer, H. Brugger. Phys. Rev. B 50, 8889 (1994)
  44. G.M. Minkov, V.Ya. Aleshkin, O.E. Rut, A.A. Sherstobitov, A.V. Germanenko, S.A. Dvoretski, N.N. Mikhailov. Physica E 116, 113742 (2020)
  45. T. Ando, A.B. Fowler, F. Stern. Rev. Mod. Phys. 54, 437 (1982).

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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme