Гигантское пространственное перераспределение электронов в широкой квантовой яме, индуцированное квантующим магнитным полем

В образцах полевых транзисторов на основе гетероструктур GaAs/AlGaAs с электронной системой в одиночной квантовой яме GaAs шириной 50 нм обнаружен стимулированный квантующим магнитным полем переход из двухслойного состояния системы в нулевом магнитном поле в однослойное при заполнении нижнего уровня Ландау. В отличие от результатов для квантовой ямы шириной 60 нм (S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, and J. H. Smet, Phys. Rev. B 102, 235307 (2020)) однослойное состояние наблюдается не только в несжимаемых состояниях электронной системы на факторах заполнения единица и двойка, реализующих состояния квантового эффекта Холла, но и в сжимаемых состояниях между этими факторами заполнения. Установлено пространственное расположение однослойной системы в квантовой яме, которое оказалось независящим от распределения электронов по слоям в слабом магнитном поле, и дано качественное объяснение этому наблюдению. Обнаруженный переход, предположительно, объясняется отрицательной сжимаемостью двумерных электронных систем, обусловленной обменно-корреляционными вкладами в электрон-электронное взаимодействие.