In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As量子阱二维电子气的零场自旋分裂

用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)方法在半绝缘InP衬底上生长In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As量子阱样品.在In0.52Al0.48As势垒层中进行元素Si的δ掺杂,元素Si电离的电子转移到量子阱中,在量子阱中形成二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG).对该样品在低温下进行了磁输运测试,得到了2DEG纵向电阻(磁电阻)和横向电阻(Hall电阻)在不同温度下随磁场的变化曲线.观察到磁电阻的Shubnikov-de Haas(SdH)振荡和由零场自旋分裂引起的SdH振荡在低场下的拍频效应.也观察到Hall电阻出现量子Hall效应所特有的Hall平台.对Hall电阻在低场部分的直线拟合获得2DEG的Hall浓度,并根据Hall浓度和零场电导获得2DEG的Hall迁移率.对磁电阻曲线的快速傅立叶变换(fast Fourier trans-form,FFT)分析获得的2DEG浓度与Hall浓度一致.对拍频节点进行分析,获得了2DEG的自旋轨道耦合常数,并由此得到了零场自旋分裂能,自旋弛豫时间,自旋进动长度等实现自旋器件的相关参

不同量子阱宽度的InP基In_(0.53)GaAs/In_(0.52)AlAs高电子迁移率晶体管材料二维电子气的性能研究

用Shubnikov-de Haas(SdH)振荡效应,研究了在1.4 K下不同量子阱宽度(10-35 nm)的InP基高电子迁移率晶体管材料的二维电子气特性.通过对纵向电阻SdH振荡的快速傅里叶变换分析,得到不同阱宽时量子阱中二维电子气各子带电子浓度和量子迁移率.研究发现,在Si掺杂浓度一定时,阱宽的改变对于量子阱中总的载流子浓度改变不大,但是随着阱宽的增加,阱中的电子从占据一个子带到占据两个子带,且第二子带上的载流子迁移率远大于第一子带迁移率.当量子阱宽度为20 nm时,处在第二子能级上的电子数与处在第一子能级上的电子数之比达到了最大值0.24.此时有最多的电子位于迁移率高的第二子能级,材料的迁移率也最大.此结果对于优化器件的设计有重要意义

两个子带占据的In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱中填充因子的变化规律

研究了低温(1.5K)和强磁场(0-13T)条件下,InP基In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)A_(l0.48)As量子阱中电子占据两个子带时填充因子随磁场的变化规律.结果表明,在电子自旋分裂能远小于朗道能级展宽的情况下,如果两个子带分裂能是朗道分裂能的整数倍时,即⊿E_(21)=κ*ω_c(其中κ为整数),填充因子为偶数;当两个子带分裂能为朗道分裂能的半奇数倍时,即⊿E_(21)=(2κ+1*ω/2,填充因子出现奇数

In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱中的正磁电阻效应

在低温强磁场条件下,对In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱中的二维电子气进行了磁输运测试.在低磁场范围内观察到正磁电阻效应,在高磁场下这一正磁电阻趋于饱和,分析表明这一现象与二维电子气中的电子占据两个子带有关.在考虑了两个子带之间的散射效应后,通过分析低磁场下的正磁电阻,得到了每个子带电子的迁移率,结果表明第二子带电子的迁移率高于第一子带电子的迁移率.进一步分析表明,这主要是由两个子带之间的散射引起的

In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱中双子带占据的二维电子气的输运特性

研究了不同沟道厚度的In_(0.53) Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱中双子带占据的二维电子气的输运特性.在考虑了两个子带电子之间的磁致子带间散射效应后,通过分析Shubnikov-de Haas振荡一阶微分的快速傅里叶变换结果,获得了每个子带电子的浓度、输运散射时间、量子散射时间以及子带之间的散射时间.结果表明,对于所研究的样品,第一子带电子受到的小角散射更强,这与第一子带电子受到了更强的电离杂质散射有关

双δ掺杂In_(0.65)Ga_(0.35)As/In_(0.52)Al_(0.48)As赝型高迁移率晶体管材料子带电子特性研究

研究了基于InP基的In_(0.65)Ga_(0.35)As/In_(0.52)Al_(0.48)As赝型高迁移率晶体管材料中纵向磁电阻的Shubniko-de Haas (SdH)振荡效应和霍耳效应,通过对纵向磁电阻SdH振荡的快速傅里叶变换分析,获得了各子带电子的浓度,并因此求得了各子带能级相对于费米能级的位置.联立求解Schrodinger方程和Poisson方程,自洽计算了样品的导带形状、载流子浓度分布以及各子带能级和费米能级位置.理论计算和实验结果很好符合.实验和理论计算均表明,势垒层的掺杂电子几乎全部转移到了量子阱中,转移率在95%以上

InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱高迁移移率二维电子气系统中的反弱局域效应研究

研究了Si重δ掺杂In_(0.52)Al_(0.48)As/In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As单量子阱内高迁移率二维电子气系统中的反弱局域效应.研究表明,强的Rashba自旋轨道相互作用来源于量子阱高的结构反演不对称.高迁移率系统中,粒子的运动基于弹道输运而非扩散输运.因此,旧的理论模型不能用于拟合实验结果.由于最新的模型在实际拟合中过于复杂,一种简单可行的近似用于处理实验结果,并获得了自旋分裂能△_0和自旋轨道耦合常数a两个重要的物理参数.该结果与对纵向电阻的Shubnikov-de Haas-SdH振荡分析获得的结果一致.高迁移率系统中的反弱局域效应研究表明,发展有效的反弱局域理论模型,对于利用Rashba自旋轨道相互作用来设计自旋器件尤为重要