Введение к работе
. _'. д і . Актуальность темп. В настоящее время двумерные (2D) электронные системы являются объектом интенсивного экспериментального и теоретического исследования. Интерес к такім системам объясняется открытием в них новых физических явлений, имеющих фундаментальное значение, а также разнообразными приложениями в микроэлектронике. Исследования 2D элоктрошшх систем проводятся на поверхностях различной природо и большом числе слоистых систем. Наиб льшие достижения в настоящее время связаны с 2D электронной системой, реализуемой в гетероструктурах GaAa-AlGaAa. Главное отлично этой системы от других твердотельных систем (кремниевые зшверсиошшо слои, дырочные слои у поверхности скола Се и т.п.) состоит в очень высоких значениях подвижности двумерных носителей. В результате гатероструктуры GaAs-АІСаАз являются одним из основных объектов, используемых при проведении фундамон-.' тальных и прикладных исследований.
К числу ь^жнейших физических явлений, обнаруженных в высокоподвикшх 2D электрошшх системах, относится квантовый эффект Холла (КЭХ) /1/. Эффект состоит в том, что в низкотемпературной (Г ~ 1К) холловской проводимости 2D электронного газа, измеренной в 'зависимости от магнитного поля Я или концентрации носителей пп обнаруживается ряд плато о = vez/h при целочисленп;,*':. факторах заполнедая v = nJVeH ~ р, р - целое число. Всем плато отвечают глубокие минимумы в диагональной компоненте тензора статической проводимости о^.. Квантование холловской проводимости а„, в настоящее время наблюдается с точностью ~ю ; такое свойство эффекта позволило использовать его для измерения постоянной тонкой структуры и создания воспроизводимого эталона сопротивления.
Несмотря на многочисленные усилия, природа КЭХ изучена еще недостаточно. Это в _ значительной мере относится к проблеме динамического отклика системы . в. условиях КЭХ. Исследование 2D электронной системы в
сильном магнитном поле на высоких частотах мокет дать ряд новых сведшей о внутренних свойствах системы, новую' информацию о свойствах случайного примесного потенциала, ответственного за КЭХ. Поэтому весьма актуальным является изучение ' эффектов', связанных с динамическим отюгпсом 2D электронного газа в режиме КЭХ. Одним из таких аффектов являются низкочастотные магнитоплазменше колебания, связанные с существованием края у 2D системы -краевые магнитошгазменные колебания (КМК), обнаруженные в рехадае КЭХ /2/. Значительный іштерес представляет изучение частотной зависимости компонент тензора магштопроводи-
МОСТ'Н.
Целью работы являлось исследование динамических свойств высокоподвихного 2D электронного газа в гетеропереходах GdAa-AlGaAs в сильных магнитных полях - изучение частотной зависимости диссипатпт.ий компоненты тензора проводимости а (и)гЯе о;ЕГ(ш) в квантующем магнитном поле в диапазоне частот 59-600 МГц," исследование низкочастотных ::раевых магнитоплазмегошх колебаний в реккме КН.
Часть работы была посвящена исследованию электронных транспор'тных явлений на поверхности скола Ge(iii). Поверхности скола Ge(iii) являются традиционным обьеято;:і исследования в физике двумерных систем. В проводящих каналах, образующихся на сколотых поверхностях Л?(1И), были подробно .изучены явления слабой л андорсоші кой локализации /3/, процессы рассеяния носителей на фононах /А/, кулоновегагх центрах /5/. Вместо с tow, оставался нерешенным ряд ' пргащппнолыю ва:кішх вопросов, касающихся механизма формирования высокоцроводяцнх 2D каналов на поверхности Се (111). ьосшоюста "лу'шэджя і: качества. Основные задачи,-реигешо з stovi части работы,' паклшалпсь і; "ісслодовгіши. процессов фор:;;гроаа;пт проводг/дих копалов на околотых з ;;слошлх свархвисокого вакуума по-л>ор;а;сстях гері.ишіа; исоледовшлт влияния -па перекос структурных дойентоіз па поверхности; ' іізучєісі;: адсорбционных процессов ии ' поверхности В СГ>К".1П с
их определяющим влиянием на электронный перенос.
Научная новизна. Впервые получены следующие основные
результаты, которые выносятся на защиту:
1. Проведены экспериментальные исследования In situ
низкотемпературной электропроводности аэ 2D каналов
Ge(ni) в условиях сверхвысокого вакуума и при адсорбции
02. Показано, что максимальной электропроводностью а3 ~
кГ^-Ю-4 ом-1 /а обладают 2D каналы на низкодефектных
поверхностях Ge(iii). Обнаружено, что процессы адсорбции
02, ' приводящие к увеличению а3, могут протекать при
температурах Т - 8 К; значительное увеличение а9 при
адсорбции наблюдается на дефектных поверхностях. Процессы
адсорбции 02, приводящие к уменьшению о , протекают при
температурах . Т I 40 Я. Уменьшение ад при адсорбции-
происходит практически одинаково как на зеркально-гладких,
так и на дефектных поверхностях.
-
Предложена модель, объясняющая механизм формирования 2D каналов Gedil) и влияния на их свойства низкотемпературной адсорбции о2.
-
Проведены исследования дкссшативной проводимости охх 2D каналов гетероструктурн GaAs-AlGaAa в квантущнх магнитных полях (до 8 Т) и частотном диапазоне 50-600 КГц. Установлено, что в условиях квантового эффекта Холла высокочастотная проводимость _ существенно превышает проводимость, измеренную на постоянном токе. ВЧ проводимость в режиме КЭХ увеличивается с частотой почти линейно и слабо зависит от температуры в интервале 1.7 - 4.'2 К.
-
Исследованы спектр и затухание низкочастотных .краевых магнитоплазменных колебаний в гетероструктурах. GoAs-AlGoAa в реяимо квантового эффекта Холла. Обнаружена линейная зависимость резонансных частот колебаний от величины фактора заполнения уровней Ландау. Эта зависимость выполняется для узких линий КМК (добротность колебаний Q ' 30),. которые реализуются в высокоподвиязшх гетероструктурах GoAa-AlGoAa.
5. Исследованы температурные зависимости частоты и зату-
хани я краевых млпштоплазчешшх колебании" в режиме КЭХ. Показано, что поілшеїше температури в интервале 0.4 - 4 К приводит к незначительному Г "Ж) пони;;:онны резонансной частоти КМК. Затухание- КМК возрастает с тошорзтуроя по яокопу, близкому к линейному; относительное їй .онение затухания КМК при измоношш температуры от 0.4 до 4 К составляет ~Ю07>.
6. Обнаружено влияние ддо-актрического окружения на харак
тер пространстпо'чюго распределения магпитоплазмсиного ко-
леО.чния. Псжазшю, что в зависимости от форми диэлектрика,
на котором находится двуморішй канал, колебаш-ю можот быть
как рпсщуїлелопшт, так и локализова: :шм вблизи края
капала. Определен размер области вблизи границы 2D копала,
в которое, локализован основной заряд КМК.
Практическая ценность работа. Проппдоішио в работе иссло-
допанй^~;аіпт~"Тістую'~ш4ор(7!аці'. .> о физических процессах,
протокапэдих и 21) слоях. Результати исследовании, высокочас
тотных свойств готороётруктур (ki/lo-AlGaAa могут бить
нешлыюншш п научно -исследовательских учреждениях,
занимающихся практическим применением иолупроподншювих
устройств в современной онстродейстнугвдоп злоктропшее.
Апробация работи. Результаты диссертационной работы
дог^аділш.піїсь їм хз Всесоюзной конференции по физике
полуїгроводникои (Кишинев, 1У80), Всесоюзно!! конкуренции
"Иоварлюеть-НЭ" (Черноголовка, 1989), .vin і.'огуг/в.іроднои
кошара нции по алоктроиним свойствам дпуморннх систем
(Гренобль, 1ШУ), советоко-занадногормпнеком совощапии
"Гиіектронішо свойства полупроводниковых структур" (Гурзуф,
1Ш)). ,
Публикации. По теме дйссортнпш. опубликовано 8 печатных работ!"список которых приводен с конце роффата. Структури и объем диссертации. Диссортпция состоит из введения","" ччтїіріх~*глпГГ,-~п7нйшчі)ішя, списка цитированной литературы (107 наименований), и содержит 121 страницу машинописного такстп, включая 43 рисунка.
