Вертикальный транспорт в разъединенном гетеропереходе II типа GaInAsSb/p-InAs

Abstract

В разъединенном гетеропереходе II типа P(N)-GaInAsSb/p-InAs с резкой планарной границей раздела (переходной слой порядка 1,2 нм) формирование самосогласованных квантовых ям для электронов и дырок контролируется перекрытием энергетических зон на гетерогранице при изменении типа и уровня легирования контактирующих полупроводников. При исследовании вертикального магнитотранспорта через разъединенную гетерограницу II типа GaInAsSb/p-InAs показано, что увеличение локализации двумерных электронов в электронном канале на границе раздела приводит к образованию «мягкой» кулоновской щели в туннельной плотности состояний. В магнитных полях до 15 Тл при гелиевых температурах обнаружен переход от состояния с «мягкой» кулоновской щелью в диэлектрическое состояние (жесткая энергетическая щель при величине проводимости σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) при условии расположения уровня Ферми для двумерных электронов в интервале между наинизшими уровнями Ландау для плато 2 на зависимости xy. При увеличении внешнего смещения на гетеропереходе пороговый выход из диэлектрического состояния связан с одноэлектронным туннелированием между отдельными замкнутыми областями из делокализованных электронных состояний уровня Ландау, ближайшего к уровню Ферми.

У роз’єднаному гетеропереході II типу P(N)-GaInAsSb/p-InAs з різкою планарною границею розподілу (перехідний шар порядку 1,2 нм) формування самоузгоджених квантових ям для електронів і дірок контролюється перекриттям енергетичних зон на гетерограниці при зміні типу й рівня легування контактуючих напівпровідників. При дослідженні вертикального магнітотранспорту через роз’єднану гетерограницю II типу GaInAsSb/p-InAs показано, що збільшення локалізації двовимірних електронів в електронному каналі на границі розподілу призводить до утворення «м’якої» кулонівської щілини в тунельній щільності станів. У магнітних полях до 15 Тл при гелієвих температурах виявлено перехід від стану з «м’якою» кулонівською щілиною в діелектричний стан (тверда енергетична щілина при величині провідності σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) за умови розташування рівня Фермі для двовимірних електронів в інтервалі між найнижчими рівнями Ландау для плато 2 на залежності xy. При збільшенні зовнішнього зсуву на гетеропереході граничний вихід з діелектричного стану пов’язано з одноелектронним тунелюванням між окремими замкнутими областями з делокалізованих електронних станів рівня Ландау, найближчого до рівня Фермі.

In a type II broken-gap heterojunction P(N)-GaInAsSb/p-InAs with a sharp planar heteroboundary (a transition layer is about 1.2 nm) the formation of self-consistent quantum wells for electrons and holes is controlled by energy bands overlapping at the heterointerface with varying type and level of the doping of the contacting semiconductors. The study into vertical magnetotransport across the type II broken-gap heterointerface demonstrates that an enhance of 2D-electron localization in the electron channel at the heteroboundary gives rise to a «soft» Coulomb gap in the tunnel density of states. A transition from the state with a «soft» Coulomb gap to the insulator state (a hard energy gap at conductivity σtun ~ 10⁻⁸ Ом⁻¹) was observed when the density of states at the Fermi level was negligible as compared with the energy gap between the nearest Landau levels at magnetic field. The threshold yield of the insulator state is due to the delocalisation of electron states at the Landau level nearest to the Fermi level.