SIL'NO NELINEYNYY EFFEKT KhOLLA V MAKROSKOPIChESKI NEODNORODNOY DVUMERNOY SISTEME

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

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.

About the authors

A. V. Shupletsov

Физический институт им П. Н. Лебедева Российской академии наук

Email: husderbec@mail.ru
Москва, Россия

M. S. Nunuparov

Лаборатория кьюмодуль

Москва, Россия

K. E. Prikhod'ko

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

Москва, Россия; Москва, Россия

A. Yu. Kuntsevich

Физический институт им П. Н. Лебедева Российской академии наук

Москва, Россия

References

  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)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences