Giant Spatial Redistribution of Electrons in a Wide Quantum Well Induced by Quantizing Magnetic Field

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In samples of field-effect transistors based on GaAs/AlGaAs heterostructures with an electron system in a single 50-nm-wide GaAs quantum well, a transition stimulated by a quantizing magnetic field has been detected from a bilayer state of the system in zero magnetic field to a single-layer state when only the lowest Landau level is filled. In contrast to the results for the 60-nm-wide quantum well obtained in [S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. V. Fedorov, V. Umansky, and J. H. Smet, Phys. Rev. V 102, 235307 (2020)], the single-layer state is observed not only in incompressible quantum Hall effect states of the electron system at filling factors of 1 and 2, but also in compressible states between these filling factors. The spatial location of the single-layer system in the quantum well has been established; it appears to be independent of the electron distribution over the layers in a low magnetic field. A possible qualitative explanation for this observation has been proposed. The detected transition is supposedly due to the negative compressibility of two-dimensional electron systems caused by exchange-correlation contributions to the electron−electron interaction.

About the authors

S. I Dorozhkin

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, 142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

Email: dorozh@issp.ac.ru

A. A Kapustin

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, 142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

Email: dorozh@issp.ac.ru

I. B Fedorov

Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, 142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia

Email: dorozh@issp.ac.ru

V. Umanskiy

Department of Physics, Weizmann Institute of Science, 76100, Rehovot, Israel

Email: dorozh@issp.ac.ru

Yu. Kh Smet

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, D-70569, Stuttgart, Germany

Author for correspondence.
Email: dorozh@issp.ac.ru

References

  1. A. G. Davies, C. H. W. Barnes, K. R. Zolleis, J. T. Nicholls, M. Y. Simmons, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 54, R17331 (1996).
  2. H. Deng, Y. Liu, I. Jo, L. N. Pfei er, K. W. West, K. W. Baldwin, and M. Shayegan, Phys. Rev. B 96, 081102(R) (2017).
  3. J. Nuebler, B. Friess, V. Umansky, B. Rosenow, M. Heiblum, K. von Klitzing, and J. Smet, Phys. Rev. Lett. 108, 046804 (2012).
  4. С. И. Дорожкин, Письма в ЖЭТФ 103, 578 (2016).
  5. S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, and J. H. Smet, Phys. Rev. B 102, 235307 (2020).
  6. S. M. Girvin and A. H. MacDonald, in Perspectives on Quantum Hall E ects, ed. by S. Das Sarma and A. Pinczuk, Wiley, N.Y. (1997).
  7. V. Piazza, V. Pellegrini, F. Beltram, W. Wegscheider, T. Jungwirth, and A. H. MacDonald, Nature (London) 402, 638 (1999).
  8. V. T. Dolgopolov, A. A. Shashkin, E. V. Deviatov, F. Hastreiter, M. Hartung, A. Wixforth, K. L. Campman, and A. C. Gossard, Phys. Rev. B 59, 13235 (1999).
  9. S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, K. von Klitzing, and J. H. Smet, J. Appl. Phys. 123, 084301 (2018).
  10. В. М. Поляновский, ФТП 22, 2230 (1988).
  11. P. T. Coleridge, Semicond. Sci. Technol. 5, 961 (1990)
  12. А. А. Капустин, С. И. Дорожкин, И. Б. Федоров, В. Уманский, Ю. Х. Смет, Письма в ЖЭТФ 110, 407 (2019).
  13. S. J. Papadakis, J. P. Lu, M. Shayegan, S. R. Parihar, and S. A. Lyon, Phys. Rev. B 55, 9294 (1997).
  14. С. И. Дорожкин, А. А. Шашкин, Н. Б. Житенев, В. Т. Долгополов, Письма в ЖЭТФ 44, 189 (1986).
  15. S. I. Dorozhkin, J. H. Smet, K. von Klitzing, V. Umansky, R. J. Haug, and K. Ploog, Phys. Rev. B 63, 121301(R) (2001).
  16. А. А. Быков, Д. В. Номоконов, А. В. Горан, И. С. Стрыгин, А. К. Бакаров, С. Абеди, С. А. Виткалов, Письма в ЖЭТФ 114, 486 (2021).
  17. S. Nagano, K. S. Singwi, and S. Ohnishi, Phys. Rev. B 29, 1209 (1984).
  18. J. P. Eisenstein, L. N. Pfei er, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 68, 674 (1992).
  19. J. P. Eisenstein, L. N. Pfei er, and K. W. West, Phys. Rev. B 50, 1760 (1994).
  20. P. P.Ruden and Zh. Wu, Appl. Phys. Lett. 59, 2165 (1991).
  21. L. Zheng, M. W. Ortalano, and S. Das Sarma, Phys. Rev. B 55, 4506 (1997).
  22. F. A. Reboredo and C. R. Proetto, Phys. Rev. B 58, 7450 (1998).
  23. S. Das Sarma, M. W. Ortalano, and L. Zheng, Phys. Rev. B 58, 7453 (1998).
  24. A. V. Dmitriev, Semicond. Sci. Technol. 14, 852 (1999).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».