Гигантское перераспределение плотности электронов поперек широкой квантовой ямы GaAsпри их конденсации на нижний уровень Ландау Текст научной статьи по специальности «Физика»

Гигантское перераспределение плотности электронов поперек широкой квантовой ямы GaAs при их конденсации на нижний уровень Ландау

С.И.Дорожкин,* А.А.Капустин, И.Б.Федоров

ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика

Осипьяна, д.2

*е-таИ: dorozh@issp.ac.ru

В полевых транзисторах с двумя затворами, расположенными по разные стороны проводящего канала, создаваемого в широкой (50 нм) квантовой яме GaAs, обнаружено гигантское перераспределение

плотности электронов поперек квантовой ямы, индуцируемое магнитным полем, перпендикулярным к плоскости канала, и происходящее при переходе всех электронов на нижний уровень Ландау (черная кривая на рис.1). Переход сопровождается изменением

конфигурации электронной системы из двухслойной, образованной двумя слоями электронов, расположенными около противо-положных стенок квантовой ямы в слабых магнитных полях, в одно-слойную в сильных. Исследования выполнены при помощи ориги-нальной емкостной методики [1], дающей прямую информацию о положении зарядов в квантовой яме. Объяснение наблюдаемого эффекта требует последовательного учета электрон-электронного взаимодействия и, по-видимому, невозможно в рамках существующих аналитических подходов.

Анализируются подходы к расчету подзон размерного квантования, основанные на приближениях Хартри и функционала плотности.

Работа выполнена при поддержке грантов РНФ 22-22-00753 (завершен) и 24-22-00312.

Рис.1. Магнитоемкость CFG между верхним затвором и электронной системой, представленная в функции обратного фактора заполнения V-1 спиновых подуровней, пропорционального магнитному полю, для двух значений затворного напряжения VFG и плотности электронов пя, указанных на рисунке. Черной (зеленой) кривой показана магнитоемкость, измеренная в условиях существования в нулевом магнитном поле двух слоев (одного слоя) электронов около обоих краев (нижнего края) квантовой ямы. Изменение емкости, отмеченное синей (красной) стрелкой, соответствует образованию около верхнего края квантовой ямы второго слоя электронов (изменению распределения электронов поперек ямы, индуцированному магнитным полем). Зеленая и черная стрелки отмечают изменение емкости, обусловленное возрастанием плотности состояний в магнитном поле при v=3/2.

Литература

[1] S.I. Dorozhkin, A.A. Kapustin, 1.В. Fedorov, V. Umansky, К. von Юйг^, J.H. Smet, J. Appl. Phys. 123, 084301 (2018).