Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик

В двумерной (2D) дырочной системе (многослойные гетероструктуры p-Ge/Ge₁₋xSix) с проводимостью σ ≈ e²/h при низких температурах (T ≈1,5 К) при понижении температуры наблюдается переход от диэлектрического (dσ/dT > 0) к «металлическому» (dσ/dT < 0) поведению в качественном соответствии с...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Физика низких температур
Datum:	2004
Hauptverfasser:	Арапов, Ю.Г., Неверов, В.Н., Харус, Г.И., Шелушинина, Н.Г., Якунин, М.В., Кузнецов, О.А., Пономаренко, Л., де Виссер, А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2004
Schlagworte:	Низкоразмерные и сверхпроводящие системы
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120166
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик / Ю.Г. Арапов, В.Н. Неверов, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина, М.В. Якунин, О.А. Кузнецов, Л. Пономаренко, А. де Виссер // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 11. — С. 1157–1161. — Бібліогр.: 28 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-120166
record_format	dspace
spelling	Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г. Якунин, М.В. Кузнецов, О.А. Пономаренко, Л. де Виссер, А. 2017-06-11T08:17:31Z 2017-06-11T08:17:31Z 2004 Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик / Ю.Г. Арапов, В.Н. Неверов, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина, М.В. Якунин, О.А. Кузнецов, Л. Пономаренко, А. де Виссер // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 11. — С. 1157–1161. — Бібліогр.: 28 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 71.30.+h, 73.21.Ac https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120166 В двумерной (2D) дырочной системе (многослойные гетероструктуры p-Ge/Ge₁₋xSix) с проводимостью σ ≈ e²/h при низких температурах (T ≈1,5 К) при понижении температуры наблюдается переход от диэлектрического (dσ/dT > 0) к «металлическому» (dσ/dT < 0) поведению в качественном соответствии с предсказаниями теории Финкельнштейна. В перпендикулярном к плоскости 2D-слоя магнитном поле В наблюдается положительное магнитосопротивление (ПМС), зависящее лишь от отношения B/T. Мы связываем эффект ПМС с подавлением триплетного канала фермижидкостного электрон-электронного взаимодействия магнитным полем вследствие сильного зеемановского расщепления уровней энергии дырок. У двовимірній (2D) діркової системі (багатошарові гетероструктури p-Ge/Ge₁₋xSix) із провідністю σ ≈ e²/h при низьких температурах (T ≈1,5 К) при зниженні температури спостер ігається перехід від діелектричного (dσ/dT > 0) до «металевого» (dσ/dT < 0) поводженню в якісній відповідності із завбаченнями теорії Финкельнштейна. У перпендикулярному до площини 2D-шарa магнітному полі В спостерігається позитивний магнитоопір (ПМО), що залежить лише від відношення B/T. Ми зв’язуємо ефект ПМО із подавленням триплетного каналу фермірідинної електрон-електронної взаємодії магнітним полем унаслідок сильного зеєманівського розщеплення рівнів енергії дірок. A two-dimensional (2D) hole system (multilayer p-Ge/Ge₁₋xSix heterostructures) of conductivity σ ≈ e²/h displays a transition from dielectric (dσ/dT > 0) to metallic (dσ/dT < 0) behavior at low temperatures (T ≈ 1,5 Ê), in qualitative agreement with the Finkelshtein theory. For magnetic field B perpendicular to the 2D plane a positive magnetoresistance (PMR) depending only on ratio B/T is observed. The PMR effect is supposed to be due to the suppression of the triplet channel of Fermi-liqued electron- electron interaction by magnetic field because of the high Zeeman splitting in the hole spectrum. Авторы благодарят В.И. Окулова и С.Г. Новокшонова за обсуждение полученных результатов. Работа поддержана РФФИ, гранты №02-02-16401, 04-02-16614, выполнена в рамках программы РАН «Низкоразмерные квантовые гетероструктуры», CRDF и Министерства образования РФ, грант Y1-P-05-14 (Ek-005 [X1]), грант УрО РАН для молодых ученых. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Низкоразмерные и сверхпроводящие системы Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик Nonmonotonic temperature dependence of p-Ge/Ge₁₋xSix heterostructure resistance at insulator–metal transition Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик
spellingShingle	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г. Якунин, М.В. Кузнецов, О.А. Пономаренко, Л. де Виссер, А. Низкоразмерные и сверхпроводящие системы
title_short	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик
title_full	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик
title_fullStr	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик
title_full_unstemmed	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик
title_sort	немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-ge/ge₁₋xsix в области перехода металл–диэлектрик
author	Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г. Якунин, М.В. Кузнецов, О.А. Пономаренко, Л. де Виссер, А.
author_facet	Арапов, Ю.Г. Неверов, В.Н. Харус, Г.И. Шелушинина, Н.Г. Якунин, М.В. Кузнецов, О.А. Пономаренко, Л. де Виссер, А.
topic	Низкоразмерные и сверхпроводящие системы
topic_facet	Низкоразмерные и сверхпроводящие системы
publishDate	2004
language	Russian
container_title	Физика низких температур
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
format	Article
title_alt	Nonmonotonic temperature dependence of p-Ge/Ge₁₋xSix heterostructure resistance at insulator–metal transition
description	В двумерной (2D) дырочной системе (многослойные гетероструктуры p-Ge/Ge₁₋xSix) с проводимостью σ ≈ e²/h при низких температурах (T ≈1,5 К) при понижении температуры наблюдается переход от диэлектрического (dσ/dT > 0) к «металлическому» (dσ/dT < 0) поведению в качественном соответствии с предсказаниями теории Финкельнштейна. В перпендикулярном к плоскости 2D-слоя магнитном поле В наблюдается положительное магнитосопротивление (ПМС), зависящее лишь от отношения B/T. Мы связываем эффект ПМС с подавлением триплетного канала фермижидкостного электрон-электронного взаимодействия магнитным полем вследствие сильного зеемановского расщепления уровней энергии дырок. У двовимірній (2D) діркової системі (багатошарові гетероструктури p-Ge/Ge₁₋xSix) із провідністю σ ≈ e²/h при низьких температурах (T ≈1,5 К) при зниженні температури спостер ігається перехід від діелектричного (dσ/dT > 0) до «металевого» (dσ/dT < 0) поводженню в якісній відповідності із завбаченнями теорії Финкельнштейна. У перпендикулярному до площини 2D-шарa магнітному полі В спостерігається позитивний магнитоопір (ПМО), що залежить лише від відношення B/T. Ми зв’язуємо ефект ПМО із подавленням триплетного каналу фермірідинної електрон-електронної взаємодії магнітним полем унаслідок сильного зеєманівського розщеплення рівнів енергії дірок. A two-dimensional (2D) hole system (multilayer p-Ge/Ge₁₋xSix heterostructures) of conductivity σ ≈ e²/h displays a transition from dielectric (dσ/dT > 0) to metallic (dσ/dT < 0) behavior at low temperatures (T ≈ 1,5 Ê), in qualitative agreement with the Finkelshtein theory. For magnetic field B perpendicular to the 2D plane a positive magnetoresistance (PMR) depending only on ratio B/T is observed. The PMR effect is supposed to be due to the suppression of the triplet channel of Fermi-liqued electron- electron interaction by magnetic field because of the high Zeeman splitting in the hole spectrum.
issn	0132-6414
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120166
citation_txt	Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик / Ю.Г. Арапов, В.Н. Неверов, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина, М.В. Якунин, О.А. Кузнецов, Л. Пономаренко, А. де Виссер // Физика низких температур. — 2004. — Т. 30, № 11. — С. 1157–1161. — Бібліогр.: 28 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT arapovûg nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT neverovvn nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT harusgi nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT šelušininang nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT âkuninmv nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT kuznecovoa nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT ponomarenkol nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT devissera nemonotonnaâtemperaturnaâzavisimostʹsoprotivleniâgeterostrukturpgege1xsixvoblastiperehodametalldiélektrik AT arapovûg nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT neverovvn nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT harusgi nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT šelušininang nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT âkuninmv nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT kuznecovoa nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT ponomarenkol nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition AT devissera nonmonotonictemperaturedependenceofpgege1xsixheterostructureresistanceatinsulatormetaltransition
first_indexed	2025-11-25T23:07:37Z
last_indexed	2025-11-25T23:07:37Z
_version_	1850578574257422336
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11, ñ. 1157–1161 Íåìîíîòîííàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð p-Ge/Ge1–xSix â îáëàñòè ïåðåõîäà ìåòàëë–äèýëåêòðèê Þ.Ã. Àðàïîâ1, Â.Í. Íåâåðîâ1,2, Ã.È. Õàðóñ1, Í.Ã. Øåëóøèíèíà1, Ì.Â. ßêóíèí1, Î.À. Êóçíåöîâ3, Ë. Ïîíîìàðåíêî4, À. äå Âèññåð4 1Èíñòèòóò ôèçèêè ìåòàëëîâ ÓðÎ ÐÀÍ, óë. Ñîôüè Êîâàëåâñêîé, ã. Åêàòåðèíáóðã, 620219, Ðîññèÿ 2Óðàëüñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, ïð. Ëåíèíà, 51, ã. Åêàòåðèíáóðã, 620083, Ðîññèÿ E-mail: neverov@imp.uran.ru 3ÍÈÔÒÈ, ÍÃÓ, ã. Íèæíèé Íîâãîðîä, 603600, Ðîññèÿ 4Èíñòèòóò Âàí äåð Âààëüñà—Çååìàíà Àìñòåðäàìñêîãî óíèâåðñèòåòà Âàëêíèåðñòðààò 65, 1018 XE Àìñòåðäàì, Íèäåðëàíäû Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 11 ìàÿ 2004 ã. Â äâóìåðíîé (2D) äûðî÷íîé ñèñòåìå (ìíîãîñëîéíûå ãåòåðîñòðóêòóðû p-Ge/Ge1–xSix) ñ ïðîâîäèìîñòüþ � � e2/h ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ (T � 1,5 Ê) ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû íàáëþäàåòñÿ ïåðåõîä îò äèýëåêòðè÷åñêîãî (d�/dT > 0) ê «ìåòàëëè÷åñêîìó» (d�/dT < 0) ïî- âåäåíèþ â êà÷åñòâåííîì ñîîòâåòñòâèè ñ ïðåäñêàçàíèÿìè òåîðèè Ôèíêåëüíøòåéíà. Â ïåðïåíäè- êóëÿðíîì ê ïëîñêîñòè 2D-ñëîÿ ìàãíèòíîì ïîëå Â íàáëþäàåòñÿ ïîëîæèòåëüíîå ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèå (ÏÌÑ), çàâèñÿùåå ëèøü îò îòíîøåíèÿ B/T. Ìû ñâÿçûâàåì ýôôåêò ÏÌÑ ñ ïîäàâëåíèåì òðèïëåòíîãî êàíàëà ôåðìèæèäêîñòíîãî ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìàãíèòíûì ïîëåì âñëåäñòâèå ñèëüíîãî çååìàíîâñêîãî ðàñùåïëåíèÿ óðîâíåé ýíåðãèè äûðîê. Ó äâîâèì³ðí³é (2D) ä³ðêîâî¿ ñèñòåì³ (áàãàòîøàðîâ³ ãåòåðîñòðóêòóðè p-Ge/Ge1–xSix) ³ç ïðîâ³äí³ñòþ � � e2/h ïðè íèçüêèõ òåìïåðàòóðàõ (T � 1,5 Ê) ïðè çíèæåíí³ òåìïåðàòóðè ñïî- ñòåð³ãàºòüñÿ ïåðåõ³ä â³ä ä³åëåêòðè÷íîãî (d�/dT > 0) äî «ìåòàëåâîãî» (d�/dT < 0) ïîâîäæåí- íþ â ÿê³ñí³é â³äïîâ³äíîñò³ ³ç çàâáà÷åííÿìè òåîð³¿ Ôèíêåëüíøòåéíà. Ó ïåðïåíäèêóëÿðíîìó äî ïëîùèíè 2D-øàða ìàãí³òíîìó ïîë³ Â ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ïîçèòèâíèé ìàãíèòîîï³ð (ÏÌÎ), ùî çà- ëåæèòü ëèøå â³ä â³äíîøåííÿ B/T. Ìè çâ’ÿçóºìî åôåêò ÏÌÎ ³ç ïîäàâëåííÿì òðèïëåòíîãî êà- íàëó ôåðì³ð³äèííî¿ åëåêòðîí-åëåêòðîííî¿ âçàºìîä³¿ ìàãí³òíèì ïîëåì óíàñë³äîê ñèëüíîãî çåºìàí³âñüêîãî ðîçùåïëåííÿ ð³âí³â åíåðã³¿ ä³ðîê. PACS: 71.30.+h, 73.21.Ac Ââåäåíèå Â íåóïîðÿäî÷åííûõ 2D-ñèñòåìàõ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ âîçíèêàþò êâàíòîâûå ïîïðàâêè �� = = ��wl + ��ee ê äðóäåâñêîé ïðîâîäèìîñòè �0 = = e2/h (kFl) äâóõ òèïîâ: ��wl — âñëåäñòâèå èíòåð- ôåðåíöèîííûõ ýôôåêòîâ ïðè ðàññåÿíèè ýëåêòðîííûõ âîëí íà ïðèìåñÿõ (ñëàáàÿ ëîêàëèçàöèÿ) è ��ee — âñëåäñòâèå ìîäèôèöèðîâàííîãî áåñïîðÿäêîì ìåæ- ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ [1,2]. Â ñëàáî íåóïî- ðÿäî÷åííûõ ñèñòåìàõ ñ kFl > 1 ýòè ïîïðàâêè ìàëû ïî ïàðàìåòðó (kFl)–1 (l — äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáå- ãà) è ëîãàðèôìè÷åñêè çàâèñÿò îò òåìïåðàòóðû. Ýêñïåðèìåíòû ïî îáíàðóæåíèþ [3] è èññëåäîâà- íèþ (ñì. îáçîðû [4,5]) òàê íàçûâàåìîãî ïåðåõîäà ìåòàëë—äèýëåêòðèê ïî ìåðå èçìåíåíèÿ êîíöåíòðà- öèè íîñèòåëåé â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ 2D-ñòðóêòó- ðàõ ñ âûñîêîé ïîäâèæíîñòüþ èíèöèèðîâàëè ñóùåñò- âåííîå ïðîäâèæåíèå â òåîðèè ýôôåêòîâ ýëåêòðîí- ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ [6,7]. Îáùàÿ òåîðèÿ êâàíòîâûõ ïîïðàâîê ê êîìïîíåíòàì òåíçîðà ïðîâî- äèìîñòè 2D-ñèñòåìû çà ñ÷åò ýôôåêòîâ ýëåêòðîí- © Þ.Ã. Àðàïîâ, Â.Í. Íåâåðîâ, Ã.È. Õàðóñ, Í.Ã. Øåëóøèíèíà, Ì.Â. ßêóíèí, Î.À. Êóçíåöîâ, Ë. Ïîíîìàðåíêî, À. äå Âèññåð, 2004 ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ðàçâèòà äëÿ ñëó÷àÿ kT < EF è ïðîèçâîëüíîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó kT è �/� (� — âðåìÿ ðåëàêñàöèè èìïóëüñà) âî âñåì äèà- ïàçîíå òåìïåðàòóð îò äèôôóçèîííîãî ðåæèìà (kT�/� << 1) äî áàëëèñòè÷åñêîãî (kT�/� >> 1) êàê äëÿ êîðîòêîäåéñòâóþùåãî (òî÷å÷íîãî) [6], òàê è äëÿ êðóïíîìàñøòàáíîãî (ïëàâíîãî) [7] ïðèìåñíûõ ïîòåíöèàëîâ. Òàê, ëèíåéíûé ðîñò ñîïðîòèâëåíèÿ � ñ òåìïå- ðàòóðîé â Si-MOSFET ñòðóêòóðàõ ñ âûñîêîé ïîäâèæíîñòüþ íîñèòåëåé ïðè áîëüøèõ çíà÷åíèÿõ �0 >> e2/h, êîòîðûé ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå ðàñ- ñìàòðèâàëñÿ êàê ïðîÿâëåíèå «àíîìàëüíîãî ìåòàëëè- ÷åñêîãî» ñîñòîÿíèÿ, â íàñòîÿùåå âðåìÿ èíòåðïðåòè- ðîâàí èìåííî íà îñíîâå ýôôåêòà ýëåêòðîí-ýëåêòðîí- íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â áàëëèñòè÷åñêîì ðåæèìå [8]. Îäíàêî íåìîíîòîííàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü �(T), íàáëþäàåìàÿ âáëèçè ïðåäïîëàãàåìîãî ïåðåõî- äà ìåòàëë—äèýëåêòðèê (�0 � e2/h), åùå íå èìååò îáùåïðèçíàííîãî îáúÿñíåíèÿ. Ýòî ñòèìóëèðîâàëî íàøè èññëåäîâàíèÿ â ìíîãîñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòó- ðàõ p-Ge/Ge1–xSix. Ïîäàâëåíèå íèçêîòåìïåðàòóðíîé ïðîâîäÿùåé ôàçû ïàðàëëåëüíûì 2D-ñëîþ ìàãíèòíûì ïîëåì (ïî- ëîæèòåëüíîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå) íåîäíîêðàòíî íàáëþäàëîñü äëÿ âûñîêîïîäâèæíûõ Si-MOSFET [9–15] è p-GaAs ãåòåðîñòðóêòóð [16,17]. Òàêîå ïîâå- äåíèå îáúÿñíÿåòñÿ ëèáî «ïîëíîé ïîëÿðèçàöèåé» ýëåêòðîííîãî (äûðî÷íîãî) ãàçà [12–14,17,18], ëèáî (â ñëàáûõ ïîëÿõ) ýôôåêòîì Çååìàíà â êâàíòîâîé ïîïðàâêå çà ñ÷åò ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåé- ñòâèÿ êàê â äèôôóçèîííîì [19], òàê è â áàëëèñòè÷å- ñêîì [8,15] ðåæèìàõ. Ìû ïðîâåëè èññëåäîâàíèÿ â ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïëîñêîñòè 2D-ñëîÿ ìàãíèòíîì ïîëå, ãäå íàðÿäó ñ çååìàíîâñêèì ðàñùåïëåíèåì óðîâíåé íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ýôôåêòû ñëàáîé ëîêàëèçàöèè. Äûðî÷- íûé ãàç â êâàíòîâûõ ÿìàõ Ge äëÿ èññëåäîâàííûõ íàìè ãåòåðîñòðóêòóð p-Ge/Ge1–xSix îïèñûâàåòñÿ ãàìèëüòîíèàíîì Ëàòòèíæåðà ñ ñèëüíî àíèçîòðîï- íûì îòíîñèòåëüíî âçàèìíîé îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ è 2D-ïëîñêîñòè g-ôàêòîðîì. Íà äíå íèæíåé ïðîñòðàíñòâåííîé ïîäçîíû g� = 6� (ãäå äëÿ Ge ïàðàìåòð Ëàòòèíæåðà � � 3,4 [20]) äëÿ ïåðïåíäèêó- ëÿðíîãî è g\|\| = 0 äëÿ ïàðàëëåëüíîãî ìàãíèòíûõ ïî- ëåé [21,22]. Ïðè èíòåðïðåòàöèè íàøèõ ýêñïåðèìåí- òàëüíûõ çàâèñèìîñòåé �(B,T) â îáðàçöàõ âáëèçè ïðåäïîëàãàåìîãî ïåðåõîäà ìåòàëë—äèýëåêòðèê ìû ïðèíèìàëè âî âíèìàíèå ìîäåëè, èñïîëüçîâàííûå äëÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ 2D-ñèñòåì ñ âûñîêîé ïîä- âèæíîñòüþ [10,15,19,23,24]. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû è èõ îáñóæäåíèå Ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ ãàëüâàíîìàãíèòíûõ ýô- ôåêòîâ â ìíîãîñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóðàõ p-òèïà Ge/Ge1–xSix â ìàãíèòíûõ ïîëÿõ äî 5 Òë ïðè T = = 0,3–4,2 Ê. Äëÿ îáðàçöà* ñ êîíöåíòðàöèåé íîñèòåëåé 1,2–1011 ñì–2 è ïîäâèæíîñòüþ �p = 4·103 ñì2/(Â·ñ) (ïàðàìåòð �F�/� = 0,75) íàáëþäàåòñÿ íåìîíîòîí- íîå íèçêîòåìïåðàòóðíîå ïîâåäåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ (ðèñ. 1,à): óâåëè÷åíèå �(T) ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðà- òóðû îò 4,2 äî 1,5 Ê (ëîêàëèçàöèÿ) è óìåíüøåíèå �(T) ïðè ïîíèæåíèè Ò îò 1,5 äî 0,3 Ê (àíòèëîêàëè- çàöèÿ). Â îáëàñòè àíòèëîêàëèçàöèè ïðè Ò � 1 Ê ïðîâîäèìîñòü ëîãàðèôìè÷åñêè çàâèñèò îò òåìïåðà- òóðû (ðèñ. 1,á). Âî âñåì èíòåðâàëå òåìïåðàòóð íà- áëþäàåòñÿ ïîëîæèòåëüíîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå, ðåçêî óñèëèâàþùååñÿ ïðè ïîíèæåíèè T (ðèñ. 2,à). Ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ T < 1 Ê â ïîëÿõ B < 0,3 Të ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå ��xx ÿâëÿåòñÿ ïî÷òè óíèâåð- ñàëüíîé ôóíêöèåé îòíîøåíèÿ B/T (ðèñ. 2,á). Íàáëþäàåìûå çàâèñèìîñòè �(B,T) ìîæíî ñîïî- ñòàâèòü ñ êâàíòîâûìè ïîïðàâêàìè ê äâóìåðíîé ïðî- âîäèìîñòè çà ñ÷åò ýôôåêòîâ ñëàáîé ëîêàëèçàöèè ��wl è ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ��ee. Äëÿ ýôôåêòîâ ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñò- âèÿ â äèôôóçèîííîì ðåæèìå kBT�/� << 1 èìååì [1,2] �� ee ee zB T T b( , ) ( , ) ( )� 0 , (1) ãäå �� ee BT e k T ( , ) ( )ln0 2 1 3 2 2 � � � , (2) �� z b e G b( ) ( )� 2 22 � b g B k T B B � � � �� . (3) Ïåðâîå ñëàãàåìîå â (2) ïåðåä ëîãàðèôìîì ñîîòâåò- ñòâóåò îáìåííîé ÷àñòè ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàè- ìîäåéñòâèÿ, à âòîðîå – õàðòðèåâñêîìó âêëàäó (òðè- ïëåòíûé êàíàë). Çäåñü � � � �� 1 1 12 2 2ln ( ) , (4) �2 — ïàðàìåòð ôåðìèæèäêîñòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ [25]. Çàâèñèìîñòü ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âêëàäà ìàã- íèòíîãî ïîëÿ îò îòíîøåíèÿ B/T îïðåäåëÿåòñÿ âû- ðàæåíèåì (3), ãäå G(b) — èçâåñòíàÿ ôóíêöèÿ, îïè- ñûâàþùàÿ ïîëîæèòåëüíîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå 1158 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11 Þ.Ã. Àðàïîâ è äð. * Òåõíîëîãè÷åñêèå ïàðàìåòðû îáðàçöà: ÷èñëî ïåðèîäîâ (Ge+GeSi) N = 15; øèðèíà êâàíòîâûõ ÿì (ñëîè Ge) dW = 80 Å, øèðèíà áàðüåðîâ (ñëîè GeSi) db = 120 Å. (ÏÌÑ), îáóñëîâëåííîå ðàñùåïëåíèåì óðîâíåé ýíåðãèè ýëåêòðîíîâ [1,26,27], g = 20,4 äëÿ 2D-äû- ðî÷íîãî ãàçà â Ge ïðè �F � 0. Äëÿ ýôôåêòîâ ñëàáîé ëîêàëèçàöèè [28] �� wl T e p T T ( , ) ln0 2 2 2 0 � � , (5) à çàâèñèìîñòü îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè B << Btr, B � << Btr (Btr = �c/4eD�; B � = �c/4eD� � , D — êî- ýôôèöèåíò äèôôóçèè, � � — âðåìÿ ñáîÿ ôàçû, êîòîðîå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû êàê T–p, ãäå p — èíäåêñ, îáóñëîâëåííûé ìåõàíèçìîì ðàññåÿíèÿ, ðàç- ìåðíîñòüþ îáðàçöà è ò.ï.) îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíè- åì [28] �� wl B T e B B B B ( , ) ln� � � � � � � � � � � � � � � � � 2 22 1 2� . (6) Ôîðìóëà (6) îïèñûâàåò îòðèöàòåëüíîå ìàãíèòîñî- ïðîòèâëåíèå (ÎÌÑ), îáóñëîâëåííîå ïîäàâëåíèåì èíòåðôåðåíöèîííûõ ýôôåêòîâ ìàãíèòíûì ïîëåì. Ïîä÷åðêíåì, ÷òî ��wl çàâèñèò ëèøü îò îòíîøåíèÿ B/B � è äëÿ p = 1 (ìåõàíèçì Íàéêâèñòà) ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé îòíîøåíèÿ B/T. Ñîïîñòàâëÿÿ çàâèñèìîñòè �(T) â îáëàñòè «ìåòàë- ëè÷åñêîé» ïðîâîäèìîñòè ïðè T < 1 Ê (ñì. ðèñ. 1,á) ñ âûðàæåíèÿìè (2) è (5) äëÿ p = 1, âèäèì, ÷òî òà- êîå ïîâåäåíèå âîçìîæíî ëèøü ïðè ïðåîáëàäàþ- ùåé ðîëè àíòèëîêàëèçàöèîííîãî âêëàäà òðèïëåò- íîãî êàíàëà. Èç ïîäãîíêè íàõîäèì = 0,68, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò �2 = 2,15 (â îáîçíà÷åíèÿõ [6] F0 � = = – �2/(1 + �2) = –0,68). Çàâèñèìîñòü îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ (ñì. ðèñ. 2,á) ìîæíî îïèñàòü ëèøü ñîâìåñòíûì äåéñòâèåì äâóõ ýôôåêòîâ: ÏÌÑ âñëåäñòâèå çååìàíîâñêîãî ðàñùåï- ëåíèÿ (3) è ÎÌÑ çà ñ÷åò äåôàçèðîâêè (6) – ñ íåêî- Íåìîíîòîííàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11 1159 1 2 3 4 15,1 15,2 15,3 T, K 1,0 1,69 1,70 1,71 0,4 0,6 0,8 T, K �, êÎ ì à á � , e /h 2 Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ (à) è òåïëîïðîâîäèìîñòè (á) ïðè B = 0. –0,2 0 0,2 15,2 15,4 15,6 15,8 4,2 K 0,9 K 0,6 K T = 0,4 K B, Të 0,2 0,4 0,6 0,80 200 400 600 800 B/T, Të/K T = 0,4 K 0,6 K 0,9 K � x x, êÎ ì /� à � � x x , Î ì á Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòè ñîïðîòèâëåíèÿ (à) è ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèÿ (á) îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïå- ðàòóðàõ. òîðûì ïðåîáëàäàíèåì ïåðâîãî ýôôåêòà. Äëÿ ïðèìå- ðà ïðèâåäåì âûðàæåíèå äëÿ �� = ��ee + ��wl â ñëàáûõ ïîëÿõ B << Bz = kBT/g�B, B << B�: �� ( , )B T e � 2 22 � d � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� 0 091 1 0 0422 2 2 , ( ) ,� � � B B B B z z � �� 2 , (7) ãäå (äëÿ p = 1) îòíîøåíèå Bz/B � íå çàâèñèò îò òåì- ïåðàòóðû. Ïîäãîíêà çàâèñèìîñòè �(B/T) ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîðìóë (3) è (6) âî âñåì èíòåðâàëå ìàãíèòíûõ ïîëåé äàåò âîçìîæíîñòü ðàçäåëüíîãî îïðåäåëåíèÿ g-ôàêòîðà è B� (��). Íàéäåííîå çíà÷åíèå g = 14,2 ! 1,4 íåñêîëü- êî ìåíüøå òåîðåòè÷åñêîãî äëÿ �F � 0 (= 20,4) â ñî- îòâåòñòâèè ñ ñèëüíîé íåïàðàáîëè÷íîñòüþ çàêîíà äèñïåðñèè äûðîê â îñíîâíîé ïðîñòðàíñòâåííîé ïîä- çîíå. Äëÿ âðåìåíè ñáîÿ ôàçû èç ïîäãîíêè ïîëó÷àåì kBT��/� � 1, ÷òî íàõîäèòñÿ â õîðîøåì ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðåòè÷åñêîé îöåíêîé. Îäíîâðåìåííûé ó÷åò áåñïîðÿäêà (ýôôåêòîâ ëî- êàëèçàöèè) è ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàèìîäåéñò- âèÿ ïðèâîäèò ê ïåðåíîðìèðîâêå ïàðàìåòðà �2 — ê ìîíîòîííîìó ðîñòó âåëè÷èíû �2 ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû [25] (ðèñ. 3). Êàê ïîêàçàíî â [24], òà- êàÿ ïåðåíîðìèðîâêà îñîáåííî ñóùåñòâåííà â îáëàñ- òè ïåðåõîäà ìåòàëë—äèýëåêòðèê, îïðåäåëÿåìîãî óñëîâèåì �F�/� � 1. Ìû ïîëàãàåì, ÷òî íàáëþäàåìàÿ íàìè íåìîíîòîííàÿ çàâèñèìîñòü �(T) îáóñëîâëåíà èìåííî ïåðåíîðìèðîâêîé ïàðàìåòðà �2 è, êàê ñëåä- ñòâèå, ñìåíîé çíàêà êîýôôèöèåíòà (p + 1 – 3 ) ïðè T � 1,5 Ê, õîòÿ êîëè÷åñòâåííî îïèñàòü ýôôåêò íå óäàåòñÿ. Âûâîäû Èòàê, íàáëþäàåìîå íåìîíîòîííîå ïîâåäåíèå �(T), à èìåííî ïåðåõîä îò äèýëåêòðè÷åñêîãî (d�/dT < 0) ê «ìåòàëëè÷åñêîìó» (d�/dT > 0) ïîâåäåíèþ ñ ïî- íèæåíèåì òåìïåðàòóðû, ìû ñâÿçûâàåì ñ óñèëåíèåì ðîëè òðèïëåòíîãî êàíàëà â êâàíòîâîé ïîïðàâêå ê ïðîâîäèìîñòè çà ñ÷åò ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîãî âçàè- ìîäåéñòâèÿ. Óâåëè÷åíèå âêëàäà òðèïëåòíîãî êàíàëà ïî ìåðå ïîíèæåíèÿ òåìïåðàòóðû îáóñëîâëåíî, ïî- âèäèìîìó, ïðåäñêàçàííîé â òåîðèè Ôèëüêåíøòåéíà [25] ïåðåíîðìèðîâêîé ïàðàìåòðà ýëåêòðîí-ýëåêò- ðîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, îñîáåííî ñóùåñòâåííîé äëÿ 2D-ñèñòåì â îêðåñòíîñòè êîíöåíòðàöèîííîãî ïåðå- õîäà ìåòàëë — äèýëåêòðèê (�F�/� � 1). Çååìàíîâ- ñêîå ðàñùåïëåíèå óðîâíåé ýíåðãèè ýëåêòðîíà â ìàã- íèòíîì ïîëå ïðèâîäèò ê ýôôåêòèâíîìó ïîäàâëåíèþ òðèïëåòíîãî êàíàëà, ÷òî âîññòàíàâëèâàåò äèýëåê- òðè÷åñêîå ïîâåäåíèå �(T) âïëîòü äî ñàìûõ íèçêèõ òåìïåðàòóð (ðèñ. 4). Àâòîðû áëàãîäàðÿò Â.È. Îêóëîâà è Ñ.Ã. Íîâî- êøîíîâà çà îáñóæäåíèå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ. Ðàáîòà ïîääåðæàíà ÐÔÔÈ, ãðàíòû ¹02-02-16401, 04-02-16614, âûïîëíåíà â ðàìêàõ ïðîãðàììû ÐÀÍ 1160 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11 Þ.Ã. Àðàïîâ è äð. 0,5 1,0 1,5 2 1 á� –1,0 –1,0 –0,5 –0,5 0 0 0,5 0,5 1,0 1,0 2 4 6 8 2 1 a�2 ln (T/T )max ln (T/T )max 0 Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ïàðàìåòðîâ �2 (a) è � � � �� [( ) ] ln ( )1 1 12 2 2/ (á) ñîãëàñíî òåîðèè Ôèí- êåëüøòåéíà [25], ñ ó÷åòîì (êðèâûå 1) è áåç ó÷åòà (êðè- âûå 2) ýôôåêòîâ ñëàáîé ëîêàëèçàöèè. 0 1 2 3 4 5 15,1 15,2 15,3 15,4 15,5 15,6 15,7 15,8 15,9 16,0 B = 0 0,06 Të 0,10 Të 0,14 Të 0,20 Të 0,28 Të T , K � x x , ê Î ì Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ìàãíèòîñîïðîòèâëå- íèÿ â ôèêñèðîâàííûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ. «Íèçêîðàçìåðíûå êâàíòîâûå ãåòåðîñòðóêòóðû», CRDF è Ìèíèñòåðñòâà îáðàçîâàíèÿ ÐÔ, ãðàíò Y1-P-05-14 (Ek-005 [X1]), ãðàíò ÓðÎ ÐÀÍ äëÿ ìî- ëîäûõ ó÷åíûõ. 1. Ð.À. Låå and Ò.V. Ramakrishnan, Rev. Mod. Phys. 57, 287 (1985). 2. Â.L. Altshuler and À.G. Aronov, in: Electron-Electron Interactions in Disordered Systems, A.L. Efros and M. Pollak (eds.), Amsterdam (1985), p. 1. 3. S.V. Kravchenko, G.V. Kravchenko, J.Å. Furneaux, V.Ì. Pudalov, and Ì. D’Iorio, Phys. Rev. Â50, 8039 (1994). 4. Â.L. Altshuler, D.L. Maslov, and V.Ì. Pudalov, Physica E9(2), 209 (2001). 5. Å. Abrahams, S. V. Kravchenko, and Ì.Ð. Sarachik, Rev. Mod. Phys. 73, 251 (2001); S.V. Kravchenko and Ì.Ð. Sarachik, cond-mat/0309140 (submitted to Rep. Progr. Phys.) 6. G. Zala, Â.N. Narozhny and I.L. Aleiner, Phys. Rev. Â64, 214204 (2001); G. Zala, Â.N. Narozhny, and I.L. Aleiner, cond-mat/0107333. 7. I.V. Gornyi and À.D. Mirlin, Phys. Rev. Lett. 90, 076801 (2003); I.V. Gornyi and À.D. Mirlin, cond- mat/0306029. 8. V.Ì. Pudalov, Ì.Å. Gerhenson, Í. Kojima, G. Brunt- haler, A, Prinz, and G. Bauer, Phys. Rev. Lett. 91, 126403 (2003); cond-mat/0401031. 9. V.Ì. Pudalov, G. Brunthaler, À. Prinz, and G. Bauer, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 65, 887 (1997) [JETP Lett. 65, 932 (1997)]. 10. D. Simonian, S.V. Kravchenko, Ì.Ð. Sarachik, and V.Ì. Pudalov, Phys. Rev. Lett. 79, 2304 (1997). 11. Ì.Y. Simmons, À.R. Hamilton, M. Peper, Å.Í. Lin- field, Ð.D. Rose, D.À. Ritchie, À.K. Savchenko, and Ò.G. Griffiths, Phys. Rev. Lett. 80, 1292 (1998). 12. Ò. Okamoto, Ê. Hosoya, S. Kawaji, and À. Yagi, Phys. Rev. Lett. 82, 3875 (1999). 13. À.À. Shashkin, S.V. Kravchenko, V.Ò. Dolgopolov, and Ò.Ì. Klapwijk, Phys. Rev. Lett. 87, 086801 (2001); cond-mat/0302004. 14. S.À. Vitkalov, Í. Zheng, Ê.Ì. Mertez, Ì.Ð. Sara- chik, and Ò.Ì. Klapwijk, Phys. Rev. Lett. 85, 2164 (2000). 15. S.À. Vitkalov, Ê. James, Â.N. Narozhny, Ì.Ð. Sara- chik, and Ò.Ì. Klapwijk, cond-mat/0204566. 16. J. Yoon, Ñ.Ñ. Li, D. Shahar, D.S. Tsui, and Ì. Shay- egan, cond-mat/9907128. 17. Í. Noh, Ì.Ð. Lilly, D.Ñ. Tsui, J.À. Simmons, Å.Í. Hwang, S. Das Sarma, L.N. Pfeiffer, and Ê.W. West, Phys. Rev. B68, 165308 (2003). 18. V.Ò. Dolgopolov and À. Gold, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 71, 42 (2000) [JETP Lett. 71, 27 (2000)]. 19. Î. Simonian, S.V. Kravchenko, Ì.Ð. Sarachik, V.Ì. Pudalov, Phys. Rev. Â57, R9420 (1998). 20. J.Ñ. Hensel and Ê. Suzuki, Phys. Rev. Lett. 22, 838 (1969). 21. Þ.Ã. Àðàïîâ, Í.À. Ãîðîäèëîâ, Î.À. Êóçíåöîâ, Â.Í. Íåâåðîâ, Ë,Ê, Îðëîâ, Ð.À. Ðóáöîâà, Ã.È. Õapyc, À.Ë. ×åðíîâ, Í.Ã. Øåëóøèíèíà, Ã.Ë. Øòðàïåíèí, ÔÒÏ 27, 1165 (1993); Þ.Ã. Àðàïîâ, Î.À. Êóçíåöîâ, Â.Í. Íåâåðîâ, Ã.È. Õàðóñ, Í.Ã. Øåëóøèíèíà, Ì.Â. ßêóíèí, ÔÒÏ 36, 550 (2002). 22. À.Â. Íåíàøåâ, À.Â. Äâóðå÷åíñêèé, À.Ô. Çèíîâüåâà, ÆÝÒÔ 123, 362 (2003). 23. Ð.Ò. Coleridge, À.S. Sachrajda, and Ð.Zawadzki, cond-mat/9912041; cond-mat/0011067; Phys. Rev. B65, 125328 (2001). 24. À. Punnoose and À.Ì. Finkelstein, Phys. Rev. Lett. 88, 016802 (2002). 25. A.M. Finkelstein, Z. Phys. B56, 189 (1984). 26. C. Castellani, C. Di Castro, and P.A. Lee, Phys. Rev. B57, R9381 (1998). 27. G. Zala, B.N. Narozhny, and I.L. Aleiner, Phys. Rev. B65, 020201 (2001). 28. S. Hikami, A.I. Larkin, and I. Nagaoka, Progr. Teor. Phys. 63, 707 (1980). Nonmonotonic temperature dependence of p-Ge/Ge1–xSix heterostructure resistance at insulator–metal transition Yu.G. Arapov, V.N. Neverov, G.I. Harus, N.G. Shelushinina, M.V. Yakunin, O.A. Kuznetsov, L. Ponomarenko, and A. De Visser A two-dimensional (2D) hole system (multi- layer p-Ge/Ge1–xSix heterostructures) of con- ductivity � � e2/h displays a transition from di- electric (d�/dT > 0) to metallic (d�/dT < 0) behavior at low temperatures (T � 1,5 Ê), in qualitative agreement with the Finkelshtein the- ory. For magnetic field B perpendicular to the 2D plane a positive magnetoresistance (PMR) depending only on ratio B/T is observed. The PMR effect is supposed to be due to the suppres- sion of the triplet channel of Fermi-liqued elec- tron-electron interaction by magnetic field be- cause of the high Zeeman splitting in the hole spectrum. Íåìîíîòîííàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñîïðîòèâëåíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2004, ò. 30, ¹ 11 1161

Немонотонная температурная зависимость сопротивления гетероструктур p-Ge/Ge₁₋xSix в области перехода металл–диэлектрик

Institution

Ähnliche Einträge