Двумерные электронные системы в квантовых ямах на основе HgTe

Анотація

Дан краткий обзор результатов изучения свойств двумерных электронных систем (ДЭС) в квантовых ямах (КЯ) на основе двойного гетероперехода CdHgTe/HgTe/CdHgTe с ориентацией поверхности (100) и (013). Описаны основные особенности энергетического спектра. Приведены результаты экспериментов, позволяющие получить информацию о параметрах данного спектра. На основе измерения циклотронного резонанса найдена зависимость эффективной массы двумерных электронов в HgTe квантовых ямах с инвертированной зонной структурой от их концентрации (N_s) в диапазоне 2,2·10¹¹ cм^-2≤N_s≤ 9,6·10¹¹ cм^-2. Эта зависимость указывает на заметную непараболичность спектра: масса растет с ростом N_s от значения (0,026 ± 0,005)m₀ до (0,0335 ± 0,005)m₀. Обсуждается гигантское спиновое расщепление, наблюдаемое в асимметричных КЯ HgTe, и излагаются результаты экспериментального исследования переходов квантовая холловская жидкость-изолятор и плато-плато в ДЭС в квантовых ямах на основе теллурида ртути. Описана недавно обнаруженная в исследованных КЯ двумерная электронно-дырочная система, являющаяся первой реализацией двумерного полуметалла. Установлено, что она возникает в слаболегированных КЯ с инвертированной зонной структурой и ориентацией поверхности (013). Обнаружен целый ряд особенностей в магнитотранспорте (положительное магнитосопротивление, знакопеременный эффект Холла, аномальное поведение в режиме квантового эффекта Холла), связанных с одновременным существованием двумерных электронов и дырок.