Анализ качества противоположных гетерограниц и профиля потенциала квантовой ямы в валентной зоне гетеросистемы Ge₁₋xSix/Ge/Ge₁₋xSix с помощью гальваномагнитных эффектов

Abstract

Показано, что в периодической системе квантовых ям Ge₁₋xSix/Ge/Ge₁₋xSix p-типа при ширине слоев Ge более ~30 нм дырочный газ в каждом слое Ge разделяется на два двумерных подслоя, сосредоточенных у противоположных границ слоя. Это следует из исчезновения плато квантового эффекта Холла и соответствующего минимума продольного магнитосопротивления для фактора заполнения ν= 1. При этом наблюдается положительное магнитосопротивление, которое мы связываем с наличием двух типов дырок с разными подвижностями. Количественный анализ показывает, что это в основном тяжелые дырки, имеющие разные подвижности в сформировавшихся подслоях. Различие подвижностей указывает на разное качество противоположных гетерограниц слоев Ge. Из анализа вида плато квантового эффекта Холла при ν = 2 следует, что концентрации дырок в сформировавшихся подслоях близки, следовательно, профиль потенциальных ям близок к симметричному.

Показано, що в періодичній системі квантових ям Ge₁₋xSix/Ge/Ge₁₋xSix p-типу при ширин і шарів Ge більш ~30 нм дірковий газ у кожнім шарі Ge розділяється на два двовимірних підшари, зосереджених у протилежних границь шару. Це випливає зі зникнення плато квантового ефекту Холла і відповідного мінімуму подовжнього магнітоопору для фактора заповнення ν = 1. При цьому спостерігається позитивний магнітоопір, який ми зв'язуємо з наявністю двох типів дірок з різними рухливостями. Кількісний аналіз показує, що це в основному важкі дірки, що мають різні рухливості в підшарах, що сформувалися. Розходження рухливостей указує на різну якість протилежних гетерограниць шарів Ge. З аналізу виду плато квантового ефекту Холла при ν= 2 випливає, що концентрації дірок у підшарах, що сформувалися, близькі, отже, профіль потенційних ям близький до симетричного.

The hole gas within Ge layers of the multilayered p-type Ge/Ge₁₋xSix heterosystem is shown to be separated into two 2D sublayers located at the opposite Ge interfaces for layers wider than ~ 30 nm. This is evident from the disappearance of the quantum Hall plateau and concomitant magnetoresistance minimum for the filling factor ν = 1. A positive magnetoresistance also arise in this case which is attributed to the existence of two kinds of holes of different mobilities. The quantitative analysis indicates that these are mainly heavy holes of different mobilities within the self-formed sublayers. The difference in mobilities suggests different qualities of the normal and inverted interfaces of the Ge layers. The considerable width of the ν = 2 quantum Hall plateau and its correct vertical position indicate that the hole densities within the self-formed sublayers are similar, and thus the potential profile is (at least nearly) symmetrical.