Двумерный полуметалл в квантовых ямах на основе HgTe

Анотація

Дан обзор первых результатов по исследованию новой двумерной электронной системы — двумерно- го полуметалла (ДП), обнаруженного в широких квантовых ямах на основе теллурида ртути, обладающих инвертированным зонным спектром. Приводятся результаты магнитотранспортных экспериментов, позволяющих сделать однозначный вывод о существовании полуметаллического состояния в квантовых ямах с ориентацией (013) и (112) и толщиной 18–21 нм. На основе указанных экспериментов найдена величина перекрытия зон Δ = (3–5) мэВ. Из сравнения экспериментально найденной Δ с результатами теоретического расчета энергетического спектра сделан вывод о принципиальной роли деформационных эффектов в формировании полуметаллического состояния. Исследованы особенности процессов рассеяния в двумерном полуметалле и обнаружены: скачок электронной подвижности при переходе электронный металл–ДП, возникающий в результате экранировки дырками примесного рассеяния электронов, аномальный и значительный рост сопротивления двумерного полуметалла при повышении температуры, обусловленный электронно-дырочным рассеянием, что является первым наблюдением прямого влияния межчастичного рассеяния по механизму Ландау на сопротивление металлов. Обсуждаются свойства ДП в режиме квантового эффекта Холла (КЭХ). Основное внимание уделено обнаруженному эффекту подавления сильной локализации в условиях КЭХ. Показано, что в сильном магнитном поле двухкомпонентная электронно-дырочная плазма обладает принципиально иными топологическими свойствами, в отличие от обычной однокомпонентной (электронной или дырочной) плазмы. Предположено, что именно они приводят к возникновению бесконечного множества делокализованных проводящих токовых состояний и подавлению локализации.