Представлены данные исследований квантовой лестницы электронной и дырочной проводимости одномерных каналов, полученных с помощью методики расщепленного затвора внутри самоупорядоченных кремниевых квантовых ям. Сначала анализируются характеристики квантовых ям, спонтанно формирующихся между сильно легированными delta-барьерами на поверхности Si (100) в процессе неравновесной диффузии бора. Для этой цели используется вторичная ионная масс-спектрометрия, а также регистрация угловых зависимостей спектров циклотронного резонанса и ЭПР, которые позволяют идентифицировать как кристаллографическую ориентацию самоупорядоченных квантовых ям, так и сегнетоэлектрические свойства сильно легированных delta-барьеров. Поскольку полученные кремниевые квантовые ямы являются экстремально узкими (~ 2 нм), а ограничивающие их delta-барьеры обладают сегнетоэлектрическими свойствами, квантованная проводимость одномерных каналов впервые наблюдается при высокой температуре (T>= 77 K). Далее, ВАХ квантовой лестницы проводимости изучается в зависимости от кинетической энергии электронов и дырок, их концентрации в квантовых ямах, а также - кристаллографической ориентации и степени модуляции электростатически индуцированных квантовых проволок. Полученные результаты показывают, что величина квантовых ступенек электронной проводимости кристаллографически ориентированных проволок n-типа определяется анизотропией зоны проводимости кремния и полностью согласуется со значением долинного фактора для осей [001] (G₀=4e²/h, g_v=2) и [011] (G₀=8e²/h, g_v=4) в плоскости Si (100). В свою очередь квантовая лестница дырочной проводимости кремниевых проволок p-типа обусловлена независимыми вкладами одномерных подзон тяжелых и легких дырок, которые проявляются при исследовании проволок квадратного сечения в удвоении квантовых ступенек (G₀=4e²/h), кроме первой (G₀=2e²/h), вследствие отсутствия вырождения нижней одномерной подзоны. Анализ величины первой и второй квантовых ступенек свидетельствует о спонтанной спиновой поляризации тяжелых и легких дырок, что подчеркивает важнейшую роль обменного взаимодействия в процессах одномерного транспорта одиночных носителей. Кроме того, демонстрируется температурное и полевое тушение квантовой лестницы проводимости, когда kT и энергия полевого разогрева носителей становятся сравнимыми с величиной энергетического зазора между одномерными подзонами. Использование методики расщепленного затвора сделало возможным обнаружение эффекта резкого усиления квантовых ступенек проводимости при увеличении кинетической энергии электронов, который наиболее ярко проявляется в проволоках конечной длины, не описываемых в режиме квантового точечного контакта. В заключительной части показано, что регистрация квантовой лестницы проводимости в условиях развертки кинетической энергии носителей может выполнять роль экспериментального теста, чтобы выделить эффекты квантовой интерференции в модулированных квантовых проволоках на фоне кулоновских осцилляций вследствие образования квантовых точек между delta-образными барьерами.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.