Ферромагнитный фазовый переход в сильно коррелированных двумерных электронных системах с псевдоспиновой степенью свободы в условиях приложенного механического напряжения Текст научной статьи по специальности «Физика»

Ферромагнитный фазовый переход в сильно коррелированных двумерных электронных системах с псевдоспиновой степенью свободы в условиях приложенного механического напряжения

С.А.Андреева,1,2* А.В.Щепетильников,2,1 А.Р.Хисамеева, 2 Г.А.Николаев, 2 И.В.Кукушкин2

1НИУ ВШЭ, 101000, Москва, ул. Мясницкая, 20 2ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика

Осипьяна, д.2 *е-таИ: lopatina@issp.ac.ru

Физика конденсированного состояния насчитывает большое число красивых и сложных явлений, возникающих в системах с сильным электрон -электронным взаимодействием, таких как дробный квантовый эффект Холла, Вигнеровская кристаллизация, Стонеровская неустойчивость. В качестве материальной системы для таких исследований выступает а1лб. Большая величина эффективной массы носителей заряда в AlAs обуславливает доминирование электрон-электронного взаимодействия над кинетической энергией. Помимо большой эффективной массы интерес к изучению систем на основе а1лб объясняется его нетривиальной долинной структурой. Электрон в а1лб может находиться в одной из трех эквивалентных долин, что приводит к возникновению новой степени свободы - псевдоспина.

В работе было проведено исследование гетероструктуры с квантовой ямой AlAs шириной 15 нм, выращенной в направлении [001] при помощи молекулярно-лучевой эпитаксии. На поверхности образца была сформирована меза в форме Г-образного мостика Холла, плечи которого были ориентированы вдоль направлений [100] и [010], соответствующих направлениям больших полуосей изоэнергетических поверхностей X и Y долин. Для подведения деформации образец устанавливался на пьезоактуатор с тензометрическим датчиком. Деформация прикладывалась в плоскости двумерной электронной структуры, и величина относительного удлинения достигала ~ 10-4. Эксперименты проводились при температуре 0.5 К в постоянном магнитном поле вплоть до 15 Тл.

Приложение деформации снимало вырождение между долинами и позволяло контролируемо и непрерывно изменять их относительное заполнение. При помощи спектроскопии ЭПР было возможно измерить величину относительного долинного заполнения. Анизотропия g-фактора в а1лб приводит к тому, что при определенной ориентации образца относительно магнитного поля резонансы от каждой долины имеют разное положение по магнитному полю и хорошо разрешимы. Анализ относительных амплитуд позволил исследовать динамику изменения псевдоспиновой поляризации и определить характер наблюдаемого фазового перехода.

В данной работе был обнаружен и исследован ферромагнитный фазовый переход, связанный с крупномасштабным изменением псевдоспиновой поляризации системы вблизи фактора заполнения 2. Такой переход сопровождался появлением особенности в продольном сопротивлении образца в зависимости от приложенного механического напряжения в фиксированном магнитном поле. Псевдоспиновый характер такого перехода однозначно идентифицируется по изменению относительной амплитуды спиновых резонансов каждой из долин.

Работа была выполнена при поддержке Российского Научного Фонда (грант №20-7210097).