Дан краткий обзор результатов изучения свойств двумерных электронных систем (ДЭС) в квантовых ямах (КЯ) на основе двойного гетероперехода CdHgTe/HgTe/CdHgTe с ориентацией поверхности (100) и (013). Описаны основные особенности энергетического спектра. Приведены результаты экспериментов, позволяющие получить информацию о параметрах данного спектра. На основе измерения циклотронного резонанса найдена зависимость эффективной массы двумерных электронов в HgTe квантовых ямах с инвертированной зонной структурой от их концентрации (Ns) в диапазоне 2,2•10¹¹ cм⁻²≤Ns≤ 9,6•10¹¹ cм⁻². Эта зависимость указывает на заметную непараболичность спектра: масса растет с ростом Ns от значения (0,026 ± 0,005)m₀ до (0,0335 ± 0,005)m₀. Обсуждается гигантское спиновое расщепление, наблюдаемое в асимметричных КЯ HgTe, и излагаются результаты экспериментального исследования переходов квантовая холловская жидкость-изолятор и плато-плато в ДЭС в квантовых ямах на основе теллурида ртути. Описана недавно обнаруженная в исследованных КЯ двумерная электронно-дырочная система, являющаяся первой реализацией двумерного полуметалла. Установлено, что она возникает в слаболегированных КЯ с инвертированной зонной структурой и ориентацией поверхности (013). Обнаружен целый ряд особенностей в магнитотранспорте (положительное магнитосопротивление, знакопеременный эффект Холла, аномальное поведение в режиме квантового эффекта Холла), связанных с одновременным существованием двумерных электронов и дырок.
Дано короткий огляд результатів вивчення властивостей двовимірних електронних систем (ДЕС) у
квантових ямах (КЯ) на основі подвійного гетеропереходу CdHgTe/HgTe/CdHgTe з орієнтацією поверхн
і (100) і (013). Описано основні особливості енергетичного спектра. Наведено результати експеримент
ів, що дозволяють одержати інформацію про параметри даного спектра. На основі вимірів циклотронного
резонансу знайдено залежність ефективної маси двовимірних електронів в HgTe квантових
ямах з інвертованою зонною структурою від їхньої концентрації (Ns) у діапазоні 2,2•10¹¹ cм⁻²≤Ns≤ 9,6•10¹¹ cм⁻². Ця залежність вказує на помітну непараболічність спектра: маса росте з ростом Ns від значення
(0,026 ± 0,005)m₀ до (0,0335 ± 0,005)m₀. Обговорюється гігантське спінове розщеплення, що спостер
ігається в асиметричних КЯ HgTe, та викладаються результати експериментального дослідження переход
ів квантова холлiвська рідина–ізолятор і плато–плато в ДЕС у квантових ямах на основі телуриду
ртуті. Описано недавно виявлену в досліджених КЯ двовимірну електронно-діркову систему, що є
першою реалізацією двовимірного напівметалу. Установлено, що вона виникає в слабколегованих КЯ з
інвертованою зонною структурою й орієнтацією поверхні (013). Виявлено цілий ряд особливостей у
магнітотранспорті (позитивний магнітоопір, знакозмінний ефект Холлу, аномальне поводження в режимі
квантового ефекту Холлу), то пов’язані з одночасним існуванням двовимірних електронів і дірок.
This publication gives a short review of the
properties of two-dimensional electron systems in
quantum wells based on a double heterostructure
CdHgTe/HgTe/CdHgTe with surface orientations
(100) and (013). The main features of the electron
system energy spectrum are described. The dependence
of the effective mass of two-dimensional electrons
in HgTe quantum wells versus their density
2,2•10¹¹ cм⁻²≤Ns≤ 9,6•10¹¹ cм⁻² has been obtained
from the cyclotron resonance measurements.
This dependence is indicative of a marked nonparabolicity
of the energy spectrum: the effective mass
increases with the density Ns from (0.026±0.005)m₀
to (0.0335±0.005)m₀. The paper contains a discussion
of a giant spin splitting observed in asymmetrical
HgTe quantum wells and presents the results of
the experimental study of the quantum Hall liquid–quantum
Hall insulator and plateau–plateau
transitions in a two-dimensional electron system in
HgTe quantum wells. Also presented in the paper is
a new type of electron-hole system observed in the
investigated HgTe quantum wells that is the first realization
of a two-dimensional semimetal. It is established
that this system is realized in weakly
doped quantum wells with inverted band structure
and surface orientation (013). A number of magnetotransport
phenomena associated with a co-existence
of two-dimensional electrons and holes has
been observed: a positive magnetoresistance, a variable-sign
Hall effect, an anomalous behavior in the
quantum Hall effect regime.
