TRONG HALL EFFECT NONLINEARITY IN MACROSCOPICALLY MODULATED TWO-DIMENSIONAL SYSTEM

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

We study experimentally the low-temperature conductive properties of double-gate two dimensional array of islands in metal-oxide-semiconductor structure. The system appears to be a highly tunable two- dimensional metamaterial with diffusive transport and macroscopic modulation. In particular, we reveal several effects in magnetic field and gate voltages dependencies of the Hall coefficient, and Shubnikov-de Haas oscillations. In moderate magnetic fields 1T, the Hall effect carrier density demonstrates seemingly counterintuitive nonmonotonic behavior as function of gate voltage. This behavior, however, can be qualitatively described by mean-field approach for effective media. In small magnetic fields the strongest unexpected temperature- and gate-dependent Hall effect nonlinearity emerges, that can not be described by mean-field effective media theory. We argue that this effect can be related to weak-localization phenomena and current redistribution in inhomogeneous media. In the quantized magnetic field an unusual splitting of Shubnikov-de Haas resistivity minimum is observed. Our observation should stimulate studies of tunable modulated two-dimensional systems.

Авторлар туралы

A. Shupletsov

P.N. Lebedev Physical Institute of the RAS

Email: husderbec@mail.ru
Ресей, 119991, Moscow

M. Nunuparov

Qmodule lab

Email: husderbec@mail.ru
Ресей, 125493, Moscow

K. Prikhod'ko

National Research Center Kurchatov Institute; National Research Nuclear University MEPhI

Email: husderbec@mail.ru
Ресей, 123182, Moscow; 115409, Moscow

A. Kuntsevich

P.N. Lebedev Physical Institute of the RAS

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: husderbec@mail.ru
Ресей, 119991, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. D. Weiss, M. L. Roukes, A. Menschig et al., Phys. Rev. Lett. 66, 2790 (1991).
  2. D. Weiss, K. Richter, A. Menschig et al., Phys. Rev. Lett. 70, 4118 (1993).
  3. D. A. Kozlov, Z. D. Kvon, A. E. Plotnikov et al., JETP Lett. 89, 80 (2009).
  4. K. Tsukagoshi, S. Wakayama, K. Oto et al., Phys. Rev. B 52, 8344 (1995).
  5. A. Dorn, Th. Ihn, K. Ensslin et al., Phys. Rev. B 70, 205306 (2004).
  6. G. M. Minkov, A. A. Sherstobitov, A. V. Germanenko, and O. E. Rut, Phys. Rev. B 78, 195319 (2008).
  7. N. E. Staley, N. Ray, M. A. Kastner et al., Phys. Rev. B 90, 195443 (2014).
  8. S. Goswami, M. A. Aamir, C. Siegert et al., Phys. Rev. B 85, 075427 (2012).
  9. V. A. Tkachenko, O. A. Tkachenko, G. M. Minkov, and A. A. Sherstobitov, JETP Lett. 104, 473 (2016).
  10. F. Nihey, S. W. Hwang and K. Nakamura, Phys. Rev. B 51, 4649 (1995).
  11. Y. Iye, M. Ueki, A. Endo, and S. Katsumoto, J. Phys. Soc. Jpn. 73, 3370 (2004).
  12. R. Yagi, M. Shimomura, F. Tahara et al., J. Phys. Soc. Jpn. 81, 063707 (2012).
  13. Zh. Han, A. Allain, H. Arjmandi-Tash et al., Nat. Phys. 10, 380 (2014).
  14. H. Maier, J. Ziegler, R. Fischer et al., Nat. Comm. 8, 2023 (2017).
  15. C. R. Dean, L. Wang, P. Maher et al., Nature 497, 598 (2013).
  16. Y. Cao, V. Fatemi, A. Demir et al., Nature 556, 80 (2018).
  17. Y. Cao, V. Fatemi, Sh. Fang et al., Nature 556, 43 (2018).
  18. A. Yu. Kuntsevich, A. V. Shupletsov, and M. S. Nunuparov, Phys. Rev. B 93, 205407 (2016).
  19. M. L. Roukes, A. Scherer, S. J. Allen et al., Phys. Rev. Lett. 59, 3011 (1987).
  20. S. de Haan, A. Lorke, R. Hennig et al., Phys. Rev. B 60, 8845 (1999).
  21. R. H. Bube, App. Phys. Lett. 13, 136 (1968).
  22. J. Heleskivi and T. Salo, J. Appl. Phys. 43, 740 (1972).
  23. C. J. Adkins, J. Phys. C: Sol. St. Phys. 12, 3389 (1979).
  24. A. Yu. Kuntsevich, A. V. Shupletsov, and A. L. Rakhmanov, Phys. Rev. B 102, 155426 (2020).
  25. B. Sanvee, J. Schluck, M. Cerchez et al., Phys. Rev. B 108, 035301 (2023).
  26. B. Abeles, P. Sheng, M. D. Coutts, and Y. Arie, Adv. in Phys. 24, 407 (1975).
  27. Ts. Ando, A. B. Fowler, and F. Stern, Rev. Mod. Phys. 54, 437 (1982).
  28. Л. Д. Ландау, Л. П. Питаевский, Е. М. Лифшиц, Электродинамика сплошных сред, Физматлит, Москва (1992).
  29. А. П. Виноградов, Электродинамика композитных материалов, URSS, Москва (2001).
  30. A. Yu. Kuntsevich, L. A. Morgun, and V. M. Pudalov, Phys. Rev. B 87, 205406 (2013).
  31. C. W. Beenakker and H. van Houten, Phys. Rev. Lett. 63, 1857 (1989).
  32. H. Fukuyama, J. Phys. Soc. Jpn. 49, 644 (1980).
  33. B. L. Altshuler, D. Khmel’nitzkii, A. I. Larkin, and P. A. Lee, Phys. Rev. B 22, 5142 (1980).
  34. M. Rahimi, S. Anissimova, M. R. Sakr et al., Phys. Rev. Lett. 91, 116402 (2003).
  35. G. M. Minkov, A. V. Germanenko, and I. V. Gornyi, Phys. Rev. B 70, 245423 (2004).
  36. A. Isihara and L. Smrcka, J. Phys. C: Sol. St. Phys. 19, 6777 (1986).
  37. M. M. Parish and P. B. Littlewood, Nature 426, 162 (2003).
  38. V. M. Pudalov, JETP Lett. 116, 456 (2022)

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).