半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁輸運(yùn)特性研究.pdf

1、本文主要通過(guò)深低溫，強(qiáng)磁場(chǎng)下的Shubnikov-deHaas(SdH)效應(yīng)測(cè)量和常規(guī)變磁場(chǎng)霍爾測(cè)量，采用快速Fourier變換方法(FFT)，并結(jié)合定量遷移率譜(QMSA)和多載流子擬合(MCF)，系統(tǒng)地研究了不同材料異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁阻振蕩，并得到以下具有創(chuàng)新性的研究結(jié)果： 1.觀察到在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面處的二維電子氣占據(jù)兩個(gè)子帶，以及由電子子帶間散射引起的磁阻振蕩，該振蕩不同于SdH振蕩，它對(duì)溫度的變化不敏感，

2、也不依賴于費(fèi)米能級(jí)，只與兩個(gè)子帶的能級(jí)間距有關(guān)。并在一定溫度范圍內(nèi)觀察到磁阻拍頻現(xiàn)象，其來(lái)源于該磁阻振蕩與SdH振蕩的相互疊加。根據(jù)Sander等人和Raikh等人給出的磁阻振蕩的具體表達(dá)式，擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明磁阻拍頻是由第一子帶SdH振蕩和磁致子帶間散射引起的磁阻振蕩導(dǎo)致的。 2.觀察到AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁阻振蕩在低場(chǎng)下出現(xiàn)正，負(fù)磁阻變化，分析表明其來(lái)源于AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)二維電子氣中的量子相干散射，表現(xiàn)

3、為電子的反弱局域化與弱局域化效應(yīng)。根據(jù)Hikami，Larkin和Nagaoka給出的擴(kuò)散近似下的磁導(dǎo)率隨磁場(chǎng)變化關(guān)系式，擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到電子自旋-軌道散射時(shí)間以及非彈性散射時(shí)間。電子的自旋-軌道散射主要來(lái)源于晶體場(chǎng)引起的自旋分裂，不受晶格溫度的影響，而非彈性散射時(shí)間與溫度成反比關(guān)系，表明非彈性散射機(jī)制主要來(lái)源于小能量轉(zhuǎn)移的電子-電子散射。 3.通過(guò)對(duì)調(diào)制摻雜的n型Hg0.82Cd0a6Mn0.02Te/Hg0.3Cd0.7Te

4、第一類量子阱中磁性二維電子氣磁阻拍頻振蕩的研究，發(fā)現(xiàn)溫度，柵壓的變化都會(huì)引起磁阻拍頻節(jié)點(diǎn)位置的變化。從對(duì)拍頻的分析中，可以將依賴于柵壓的Rashba自旋-軌道分裂和依賴于溫度的巨大塞曼分裂區(qū)分開(kāi)來(lái)。 4.研究了雙子帶占據(jù)的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As單量子阱中磁阻振蕩效應(yīng)和霍耳效應(yīng)，獲得了不同子帶電子的濃度、遷移率、有效質(zhì)量和能級(jí)位置。低磁場(chǎng)下由遷移率譜和多載流子擬合相結(jié)合得到的各子帶電子濃度與通過(guò)