Фазовый переход из диэлектрического состояния в фазу квантового эффекта Холла в гетероструктурах n-InGaAs/GaAs

Abstract

Экспериментально исследованы продольное ρxx(B, T) и холловское ρxy(B, T) сопротивления в магнитном поле B до 12 Тл при температурах T = 1,8–80 К в наноструктурах n-In₀.₂Ga₀.₈As/GaAs с одиночными и двойными сильно связанными квантовыми ямами с разной шириной барьера между ямами. Показано, что при ωcτ ≅ 1 существует критическое значение магнитного поля, вблизи которого выполняется скейлинговое соотношение ρxx ∝|B – BC|T–κ, что свидетельствует о наблюдении фазового перехода из диэлектрического состояния в фазу квантового эффекта Холла. Обнаружено, что значение критического индекса κ зависит от ширины барьера между двойными квантовыми ямами. Обсуждается природа такого поведения.

Експериментально досліджено подовжній ρxx(B, T) та холлівський ρxy(B, T) опори у магнітном полі B до 12 Тл при температурах T = 1,8–80 К в наноструктурах n-In₀.₂Ga₀.₈As/GaAs з поодинокими і подвійними сильно пов’язаними квантовими ямами з різною шириною бар’єру між ямами. Показано, що при ωcτ ≅ 1 існує критичне значення магнітного поля, поблизу якого виконується скейлінгове співвідношення ρxx ∝|B – BC|T –κ , що свідчить про спостереження фазового переходу з діелектричного стану у фазу квантового ефекту Холла. Виявлено, що значення критичного індексу κ залежить від ширини бар’єру між подвійними квантовими ямами. Обговорюється природа такої поведінки.

The longitudinal ρxx(B,T) and Hall ρxy(B,T) resistances in magnetic fields B up to 12 T at temperatures T = 1.8–80 K are studied experimentally in n-In₀.₂Ga₀.₈As/GaAs nanostructures with single and double strongly-coupled quantum wells separated by different barrier widths. It is shown that for ω c τ ≅ 1 there is a critical magnetic field near which the scaling relation ρxx≅|B−BC|T−κ , which is indicative of a phase transition from a dielectric state to a quantum hall state, is satisfied. It is found that the critical index κ depends on the width of the barrier between the double quantum wells. The nature of this behavior is discussed.