Эффекты слабой локализации и междырочного взаимодействия в d-слоях бора эпитаксиального кремния

Abstract

Впервые экспериментально исследованы гальваномашитные свойства d-слоя бора эпитаксиального кремния (концентрация носителей заряда 7 * 10² см⁻²) в слабых магнитных полях 10⁻³ -2 Тл при темпера­турах 1,7~50 К. Показано, что температурная зависимость проводимости обусловлена совместным проявле­нием эффектов слабой локализации (СЛ) при спин-орбитальпом взаимодействии и дырочно-дырочного взаимодействия (ДДВ) в диффузионном канале. При изучении темпера турных зависимостей магпитопроводимости и эффекта Холла разделены вклады эффектов CЛ и ДДВ и определены их характерные параметры. Из магпитополевых зависимостей, которые с высокой точностью описываются формулами для СЛ без учета ДДВ в диффузионном канале, получены абсолютные значения и температурная зависимость времени сбоя фазы волновой функции электронов Т⁻¹, что свидетельствует о преобладании при низких температурах ДДВ в процессах неупругой релаксации. При сравнении машитосонротивлепин в перпендикулярном и параллельном d-слою матичных полях найдена эффективная толщина кпазидвумериого дырочного капала, которая во всем диапазоне исследованных температур оказалась равной (8,5 ± 0,5) * 10⁻⁹ м.

Уперше експериментально досліджено гальваномагнітні властивості d-шару бора епітаксиального кремнія (концентрація носіїв заряду 7 * 10² см⁻²) в слабких магнітних полях 10⁻³ —2 Тл при температурах 1,7~50 К. Показано, що температурна залежність провідності обумовлена спільним виявленням ефектів слаб­кої локалізації (СЛ) приспін-орбітальній взаємодіїта дірково-дірковій взаємодії (ДДВ) вдифузійпому каналі. При вивченні температурних залежностей мапіітопровідпості і ефекти Холла розділено вклади ефектів СЛ і ДДВ та визначено їх характерні параметри. Із магнітохвиольових залежностей, які з високою точністю опису­ються формулами для СЛ без урахування ДДВ в дифузійному каналі, одержано абсолютні значення та температурну залежність часу збою фази хвильової функції електронів Т⁻¹ що свідчить про перева­ження при низьких температурах ДДВ в процесах пепружньої релаксації. При порівнянні машітоопору в перпендикулярному і паралельному d-шару магнітних полях знайдено ефективну товщину киазідвовимірного діркового каналу, яка в усьому діапазоні досліджених температур виявилася ріпною (8,5 ± 0,5) * 10⁻⁹ м.

The pioneering measurements of galvanomagnetic properties of a boron d-layer of epitaxial silicon (charge carrier concentration being 7 * 10² cm⁻²) in weak mag­netic fields ranged from 10⁻³ -2 T at temperatures between 1.7 and 50 К we carried out. The temperature dependence of conductivity was shown to be due to the combined effect of weak localization (WL) under spin-orbit interaction and hole-hole coupling (HUC) in the diffusion channel. Based on the data on temperature dependences of magnetoconductivity and Hall effect, the contributions from the WL and HUC effect were separated and their typical parameters were determin­ed. The magnetic field dependences that are described with a high degree of accuracy by the WL expressions not involving the HHC in the diffusion channel were used to obtain absolute values and temperature depend­ence of phase relaxation time of the electron wave func­tion Т⁻¹, indicating the dominant role of hole-hole interactions in inelastic relaxation at low temperatures. Comparison between magnetoresistances in magnetic fields perpendicular and parallel to the d-layer made it possible to evaluate the effective thickness of the quasi-two-dimensional hole channel which appears to be equ­al to (8.5 ± 0.5 )* 10⁻⁹ m throughout the whole tempe­rature range studied.