Low Temperature Physics: 37, 202 (2011); https://doi.org/10.1063/1.3573648 (8 pages)
Физика Низких Температур: Том 37, Выпуск 3 (Март 2011), c. 258-268    ( к оглавлению , назад )

Двумерный полуметалл в квантовых ямах на основе HgTe

З.Д. Квон1,2, Е.Б. Ольшанецкий1, Д.А. Козлов1, Е.Г. Новик3, Н.Н. Михайлов1, С.А. Дворецкий1

1Институт физики полупроводников СО РАН, Новосибирск, 6300090, Россия

2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, 6300090, Россия

3Physikalisches Institut (EP3), University of Wurzburg, 97074 Wurzburg, Germany
E-mail: kvon@thermo.isp.nsc.ru

Статья поступила в редакцию 24 сентября 2010 г.

Аннотация

Дан обзор первых результатов по исследованию новой двумерной электронной системы — двумерно- го полуметалла (ДП), обнаруженного в широких квантовых ямах на основе теллурида ртути, обладающих инвертированным зонным спектром. Приводятся результаты магнитотранспортных экспериментов, позволяющих сделать однозначный вывод о существовании полуметаллического состояния в квантовых ямах с ориентацией (013) и (112) и толщиной 18–21 нм. На основе указанных экспериментов найдена величина перекрытия зон Δ = (3–5) мэВ. Из сравнения экспериментально найденной Δ с результатами теоретического расчета энергетического спектра сделан вывод о принципиальной роли деформационных эффектов в формировании полуметаллического состояния. Исследованы особенности процессов рассеяния в двумерном полуметалле и обнаружены: скачок электронной подвижности при переходе электронный металл–ДП, возникающий в результате экранировки дырками примесного рассеяния электронов, аномальный и значительный рост сопротивления двумерного полуметалла при повышении температуры, обусловленный электронно-дырочным рассеянием, что является первым наблюдением прямого влияния межчастичного рассеяния по механизму Ландау на сопротивление металлов. Обсуждаются свойства ДП в режиме квантового эффекта Холла (КЭХ). Основное внимание уделено обнаруженному эффекту подавления сильной локализации в условиях КЭХ. Показано, что в сильном магнитном поле двухкомпонентная электронно-дырочная плазма обладает принципиально иными топологическими свойствами, в отличие от обычной однокомпонентной (электронной или дырочной) плазмы. Предположено, что именно они приводят к возникновению бесконечного множества делокализованных проводящих токовых состояний и подавлению локализации.

PACS: 73.43.Qt Магнитосопротивление;
PACS: 73.63.Hs Квантовые ямы.

Ключевые слова: полуметаллы, электроны и дырки, сплошные полупроводники, квантовые ямы, квантовый эффект Холла.