ac-transport in p- sige / ge / sige

AC-transport in p-SiGe/Ge/SiGe

I.L.Drichko, V.A.Malysh, I.Yu.Smirnov, L.E.Golub, I.L.Drichko, V.A.Malysh, I.Yu.Smirnov, L.E.Golub, S.A.Tarasenko, A.V.Suslov, O.A.Mironov, M.Kummer, S.A.Tarasenko, A.V.Suslov, O.A.Mironov, M.Kummer,

H.von Känel H.von Känel

The p-SiGe/Ge/SiGe structure was grown by low-energy plasma–enhanced chemical vapor deposition (LEPECVD) [1] on a Si substrate. p=61011 см-2 and 6104 см2/Вс (4.2 К).

EF=14 meV << ∆ELL-HH

[1] C. Rosenblad, H.R. Deller, A. Dommann, T. Meyer, P. Schroeter, and H. von Känel, J. Vac. Sci. Technol. A 16, 2785 (1998)

The properties of the two-dimensional hole gas are studied by a contactless acoustoelectonic method

The dependences of и v/v оn magnetic field at temperatures (0.3-1.6) К, f=30 МГц.

The dependences of 1 оn magnetic field at different temperatures (0.3-5.8) К, f=30МГц.

T

0 5 10 15 2010-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

12

8 5.8 K 4 K 3 K 2.5 K 1.9 K 1.8 K 1.6 K 1.4 K 1.2 K 1.1 K 0.9 K 0.7 K 0.5 K 0.3 K

1 (-1

)

B (T)

=234

5

6

7

Te

mp

era

ure

In

cre

ase

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

1

2

(-1)

B (T)

=3

4

56

7=2

The dependences of 1 and 2 on magnetic field ; Т=0.3 К, f=30 MHz

The dependences of 1 and 2 on temperature for а) =4, b) =5, с)

=6, d) =7

The dependences of 1 in minimum of oscillations on magnetic field at temperatures: 0.3, 0.7, 1.1 и 1.6 К

1 2 3 4 5 6 7

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

DC hf

DC,

1 (-1

)

B (T)

= 45678

1012

Comparison of (DC) conductivity and (hf)-conductivity 1 from acoustic methods

.I. L. Drichko, A.M. Diakonov, E.V. Lebedeva, I. Yu. Smirnov, A.V. Suslov, O.A. Mironov, М. Kummer, H. von Känel, J. Appl. Phys. 106, 094305 (2009

0 1 2 3 4 5

-18

-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

ln 1

1/T (K-1)

2 4 6 80.0

0.5

1.0

E (m

eV)

B (T)

0 2 4 6 8 10 12 14

5

10

15

g

F (meV)

1 exp[-Е/2kBT],

Е = g µВB.

g4.50.3.

The dependence of ln 1 on1/T. Inset 1: the dependence of Е on magnetic field В. Inset 2: the dependence of g-

factor on Fermi energy F

5. Ю.Г. Арапов, В.Н.Неверов, Г.И.Харус , Н.Г.Шелушинина, М.В.Якунин, О.А.Кузнецов, Л.Пономаренко, А де Виссер , ФНТ, 30, 1157 (2004)

6. А.В.Черненко, Н.Г.Калугин, О.А.Кузнецов, ЖЭТФ,114, 619 (1998)

A. V. Nenashev, A. V. Dvurechenskii, and A. F. Zinovieva, Phys. Rev B 67, 205301 (2003).

The dependences of and V/V on magnetic field at different tilt angles, 30 MHz, 0.3 K

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0

1

2

3

4

5

6

V/V

(10

-3 )

B (T)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0

2

4

6

8

10

Angle ()

0 21.5 30.5 33.5 36.5 39.5 42.5 45.5 48.5 51 54 57 60 62.5 65.5 68.5 71.2 74.2 76.8 79.6 82.6

(dB

/cm

)

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2010-9

10-8

10-7

10-6

10-5

10-4

2

(deg) 72 71.2 65.5 62.6 57 54 51 48.5 45.5 42.5 36.5 33.5 30.5 21.5 0

82.6 80.7 79.7 79.6 78.7 78 77.3 77.2 76.8 75.6 74.1 73.7 73.3 73 72.4

1 (-1

)

B (T)

Tilt

an

gle

in

cre

ase

3

5

4

7

12

10

6

8

The dependence of 1 on B for different tilt angles =(082)0; f=30 MHz, T=0.3 K

0g * cosg g * cossp B tot tot BE g B g B g B

/ *orb cE eB m c

if

,

2 2 2 2* cos sing g g

а) The dependence of 1 on Btot at different tilt angle for =2, 3 и 4;

b) the dependence of 1 on Bz for different : 00, 540,570, 620, 680, 740,

750, 780; for 5, Т=0.3 К, f=30 MГц

Зависимость ln[ 1()/(0)] от Bz3 *tan2()

for=12, 14, 16 and 18

20 0

( ) (0) cc c

m mB

m B m

0 50 100 150-1

0

1

2

3

=18 =16 =14 =12

ln[

]

BZ

3tan2 (T3)

3 21 1

0

ln[ ( ) / (0)] tan ( )2

cz

B

eB

m ck T

3 2(8.5 0.5) 10 1/c T

T. Ando, A.B. Fowler, and F. Stern, Rev. Mod. Phys. 54,437 (1982).

V.S. Khrapai, E.V. Deviatov, A.A. Shashkin, V.T. Dolgopolov,Proc. NGS 10 IPAP Conf. Series 2, 105 (2001).V.E. Kozlov, S.I. Gubarev, I.V. Kukushkin, JETP Letters 94, 397 (2011) [Pis'ma v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 94, 429 (2011)] A.T. Hatke, M.A. Zudov, L.N. Pfeier, K.W. West, Phys.Rev. B 85, 241305(R) (2012).

,

0 500 1000

0

1

2

3

B3tan2, T3

=7 =5

ln

a b

The dependence of ln[()/0] on

B||2Bz=Вz

3tan2;

2 3 2|| tanz zB B B

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 180.8

0.9

1.0

(g(0

)- s*B

II2)/g

(0)

BII, T

3 2(2.4 0.2) 10 1/Ts 20 || 0(| | ) , g gs B zE g B B

The dependence of (g0-sBII2)/g0 от ВII for

two filling factors: =5,7

3 2ln tan(0) 2

Bs z

B

Bk T

Calculation of s in the framework of Luttinger Hamiltonian

The dependences of c and s on the QW width for a strained (=100 meV, solid curves) and strain-free (=0, dashed curves) Ge quantum

well for =13 and 1 =5

X

X

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С помощью акустической бесконтактной методики в структуре p-GeSi/Ge/GeSi с одиночной напряженной квантовой ямой Ge проведены измерения поглощения и изменения скорости ПАВ в области температур( 0.3- 5.8) К и магнитных полях до 18 Т и определена высокочастотная проводимость при f=30 МГц

В режиме осцилляций Шубникова-де Гааза газа были определены основные параметры дырочного газа бесконтактным образом.

В режиме квантового эффекта Холла. При Т < 1K высокочастотная проводимость в минимумах осцилляций является прыжковой и может быть описана 2-х узельной моделью.

В области температур , в которой АС-проводимость имеет активационный характер, определен g-фактор

Акустические эффекты были также измерены при Т = 0.3 К в наклонном магнитном поле. Показано, что увеличение проводимости в минимумах осцилляций при увеличении определяется уменьшением g-фактора и увеличением циклотронной эффективной массы при росте продольной составляющей магнитного поля

Часть работы выполнялась в лаборатории сильных магнитных полей в Таллахасси (США)