Quantum effects in silicon-germanium p-type heterostructures with quantum wells of different widths

Анотація

Вивчено магнітоквантові та квантові інтерференційні ефекти у двовимірному газі дірок у трьох квантових ямах з практично чистого германію в гетероструктурі Si_0,6Ge_0,4/Si_0,2Ge_0,8/Si_0,6Ge_0,4 з ширинами квантової ями: 8 нм для зразка I, 19,5 нм для зразка II та 25,6 нм для зразка III. Магнітопольові залежності опору демонструють осциляції Шубнікова–де Гааза. Проведений аналіз дав можливість роз рахувати кінетичні характеристики носіїв заряду як у випадку одного заселеного квантового рівня (зразок I), так і для двох заселених рівнів (зразки II та III). В області слабких магнітних полів (B < 0,1 Тл) виявлено ефект слабкої локалізації дірок, який визначає від’ємний магнітоопір та зростання опору зі зниженням температури. Прояв ефекту взаємодії виявлено та проаналізовано у широкій області температур та магнітних полів. При підвищенні температури відбувається перехід від дифузійного режиму прояву квантової поправки взаємодії до проміжного і далі до балістичного режиму. У всіх режимах поведінка квантової поправки взаємодії добре відповідає сучасним теоретичним прогнозам. Розраховано температурні залежності часу дірочно-фононної релаксації. У слабких магнітних полях виявлено перехід 2D-системи від режиму «часткової непружності», що характеризується залежністю t_hph^–1 µ T², до режиму малокутового розсіювання зі зростанням температури, що описується залежністю t_hph^–1 µ T⁵. Але у більш високих магнітних полях для зразків із двома заселеними квантовими рівнями спостерігалася залежність t_hph^–1 µ T³. Подано можливі пояснення такої залежності.