Полупроводниковые структуры, низкоразмерные системы, квантовые явления
Магнетотранспортная спектроскопия интерфейсных, квантово-ямных и гибридных состояний в структурах с многочисленными слоями HgTe толщиной 16 нм
Г. Ю. Васильеваa,
А. А. Грешновa,
Ю. Б. Васильевa,
Н. Н. Михайловb,
А. А. Усиковаa,
R. J. Haugc a Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
b Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, г. Новосибирск
c Institut fur Festkorperphysik, Leibniz Universitat Hannover, Hannover, Germany
Аннотация:
Проведены измерения продольной и холловской компонент тензора сопротивления структур с многочисленными слоями HgTe толщиной 16 нм в магнитных полях до 12 Тл при температурах от 1.5 до 300 K. Обнаружено, что наклон зависимости холловской компоненты от магнитного поля меняет знак при некоторой критической температуре, составившей
$T_{c}$ = 5 и 10 K в двух исследованных образцах, что свидетельствует о наличии двух типов носителей и изменении соотношения между их вкладами в холловское сопротивление с температурой. Малость критической температуры и проявление “двухкомпонентного” характера холловских кривых лишь при
$T>T_{c}$ доказывают близость основного состояния системы к бесщелевому. При более высоких температурах (20
$<T<$ 200 K) холловская концентрация с высокой точностью пропорциональна температуре. Описание законов дисперсии носителей в рамках 8-зонной
$\mathbf{kp}$-модели с учетом вызванного механическими напряжениями расщепления края зоны
$\Gamma_{8}$, формирующей в HgTe состояния обоих типов, позволило количественно описать наблюдаемые особенности магнетотранспорта. Показано, что они связаны с параллельным заполнением электронных и дырочных состояний, образовавшихся в результате смешивания интерфейсных состояний, ответственных за фазу топологического изолятора, и квантово-размерных состояний зоны
$\Gamma_{8}$.
Ключевые слова:
магнетотранспортные характеристики, интерфейсные состояния, фазовая диаграмма, эффект Холла.
Поступила в редакцию: 06.12.2018
Исправленный вариант: 06.03.2019
Принята в печать: 15.03.2019
DOI:
10.21883/FTP.2019.07.47872.9040