СИЛЬНО НЕЛИНЕЙНЫЙ ЭФФЕКТ ХОЛЛА В МАКРОСКОПИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОЙ ДВУМЕРНОЙ СИСТЕМЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Экспериментально исследуются низкотемпературные проводящие свойства пространственномодулированного двумерного газа в структуре металл–оксид–полупроводник (кремний) с двумя затворами, независимо управляющими концентрацией в двумерном газе и периодическом массиве круглых островков. Показано, что исследуемая система представляет собой перестраиваемый двумерный метаматериал с диффузным транспортом и макроскопической модуляцией. Выявлено несколько эффектов в зависимостях коэффициента Холла данного метаматериала от магнитного поля и напряжений на затворах, а также в осцилляциях Шубникова – де Гааза. В умеренных магнитных полях порядка 1 Tл концентрация носителей, полученная из эффекта Холла, демонстрирует, казалось бы, нелогичное немонотонное поведение в зависимости от напряжения на затворе. Это поведение, однако, может быть качественно описано с помощью теории среднего поля для эффективной среды. В малых магнитных полях возникает сильнейшая неожиданная нелинейность магнитополевой зависимости эффекта Холла, зависящая от температуры и напряжений на затворах, которая не может быть описана теорией эффективной среды в методе среднего поля. Мы считаем, что этот эффект может быть связан с явлением слабой локализации и вызван перераспределением тока в неоднородной среде. В квантованном магнитном поле наблюдается необычное расщепление минимума удельного сопротивления Шубникова – де Гааза. Приведенные результаты должны стимулировать дальнейшие исследования перестраиваемых модулированных двумерных систем.

Об авторах

А. В. Шуплецов

Физический институт им П. Н. Лебедева Российской академии наук

Email: husderbec@mail.ru
Россия, 119991, Москва

М. С. Нунупаров

Лаборатория кьюмодуль

Email: husderbec@mail.ru
Россия, 125493, Москва

К. Е. Приходько

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»; Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Email: husderbec@mail.ru
Россия, 123182, Москва; 115409, Москва

А. Ю. Кунцевич

Физический институт им П. Н. Лебедева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: husderbec@mail.ru
Россия, 119991, Москва

Список литературы

  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)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 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).