Особенности электронного транспорта в релаксированных транзисторных гетероструктурах Si/Si$_{1-x}$Ge$_x$ с высоким уровнем легирования

Изучены низкотемпературные электрические и магнитотранспортные характеристики частично релаксированных гетероструктур Si/Si$_{1-x}$Ge$_x$ с электронным каналом проводимости в упругонапряженном слое кремния нанометровой толщины. Показано, что электронный газ в системе проявляет двумерные свойства. Наблюдается зависимость проводимости вдоль слоев системы от степени релаксации упругих напряжений в ней. Для понимания наблюдаемых закономерностей проведен детальный расчет потенциала и характера распределения электронов по слоям структуры для образцов с различным характером деформации слоев и разным уровнем легирования. Для структуры с $x$ = 0.25 проведена оценка параметров потенциального барьера и характеристик формируемой в слое Si квантовой ямы. Показано существование сильной зависимости характеристик формируемого в окрестности интерфейсов потенциала от исходных параметров системы, в частности от степени пластической релаксации упругих напряжений и уровня легирования. Формирование тонкого туннельно-прозрачного барьера в окрестности верхнего интерфейса может приводить к перераспределению электронов между двумерным и трехмерным проводящими каналами структуры, обеспечивая разброс измеряемых транспортных характеристик образцов в ходе проведения измерений. Межслоевые туннельные переходы носителей заряда из двумерного состояния в транспортном Si-канале в трехмерное состояние кристаллической матрицы Si/Si$_{1-x}$Ge$_x$, которые разделены туннельно-прозрачным потенциальным барьером в окрестности гетерограницы, впервые наблюдались в условиях транспорта в поперечном плоскости слоев направлении.