Магнетосопротивление в массиве квантовых точек с разной степенью локализации носителей заряда N.P. Stepina, E.S. Koptev, A.G. Pogosov, A.V. Dvurechenskii, A.I. Nikiforov INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE

Содержание INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE Образцы с разной степенью локализации Мотивация Экспериментальные результаты по МС o o o o Заключение Si Ge [100] [001] [010] Отрицательное МС: WL модель Отрицательное МС: VRH модель Температурная зависимость проводимости o

Плотность см - 2 Латеральный размер нм Высота нм Поперечный срез ПЭМ 10 МС Ge 300 C СТМ изображение Ge нанокластеров Ge нанокластеры в Si INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE Ge V holes Si Зонная структура Большая плотность КТ позволяет наблюдать прыжковую проводимость вдоль 2D массива КТ

INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE Прыжковая проводимость дырок Немонотонная зависимость проводимости от заполнения- характерная особенность КТ. Анализ безразмерной энергии активации 2s 4p 0,000,050,100,150,200,250, Conductance ( e 2 / h ) T (K )

Волновая функция одиночной КТ Огибающая волновой функции Волновые функции носителей заряда в массиве КТ Потенциал, созданный массивом КТ Радиус локализации в неупорядоченной системе определяет переход МД (I – интеграл переноса, W – уровень беспорядка) x = ½

Сильная локализация Слабая локализация Промежуточный режим Прыжковый транспорт Диффузионная проводимость с квантовыми поправками ??????????? Режимы транспорта

Изменение плотности КТ Контроль фактора заполнения Пути изменения проводимости 10 nm 1 nm B δ-легирование Si Плотность КТ~4×10 11 см 2 Фактор заполнения ~2, 2.4 Отжиг 480, 550, 575, 600 и 625°C 15 nm Плотность КТ 8×10 11 см -2 Фактор заполнения ~3 HTREM изображение КТ с плотностью ~ см -2 СТМ изображения массива Кт с плотностью ~ 8×10 11 см -2 (200×200 нм)

INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE 3. Изменение размеров Кт и состава при отжиге Ge x Si 1-x Si Ge Si Пути изменения проводимости КТ плотность~4×10 11 см -2 Фактор заполнения ~2, 2.4 Отжиг 480, 550, 575, 600 и 625°C

INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCEМотивация Температурная зависимость проводимостиНелинейная проводимость Переход от прыжкового к диффузионному транспорту hopping regime diffusive regime G>0.4G 0 G

INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE В магнитном поле ОМС в режиме слабой локализации ОМС в VRH режиме Отрицательное магнетосопротивление b=B/B tr, B tr =h/2el 2, - digamma функция i j 2 1 N - амплитуда рассеяния

Температурная зависимость проводимости INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE , nm x = ½ G>0.4e 2 /h - диффузионный режим G

Магнетосопротивление

Negative magnetoresistance, VRH model The behavior of length parameter with is opposite than VRH theory predicts r ~ ξ(T 0 /T) 1/2

Отрицательное МС, WL модель

L l kFlkFl dr 4K e-65.5e-55.8e e-55.6e-52.8e e-54.8e-55e * e-54e * e-51.7e-51

Температурная зависимость МС Определение L из G(T) Определение L из MC

Определение для случая если то и можно использовать приближенный метод, считая малым параметром тогда Тем самым, анализируя зависимость можно определить

Предложены пути получения структур с массивом КТ с широким диапазоном изменения проводимости. Анализ температурных зависимостей проводимости подтверждает переход от прыжкового к диффузионному транспорту при изменении проводимости системы. Анализ поведения магнетосопротивления в промежуточной области значений G ( ) выполнен для структур с различными размерами и составом КТ, при изменении их плотности и заполнения КТ дырками. Выводы: 1)Режим МС подобен для всех исследованных структур. В слабых полях наблюдается отрицательное МС, которое переходит в положительное при увеличении поля. 2)Анализ отрицательного Мс выполнен в приближении прыжковой проводимости и слабой локализации. 3)Показано, что приближение слабой локализации описывает поведение отрицательного МС для всех образцов, однако параметр стремиться к нулю при уменьшении проводимости. 4)Результаты объяснены в предположении, что вклад квантовой интерференции ограничен не только длиной сбоя фазы, но также длиной локализации.Заключение

Эффективная масса модель самосогласованной интерференционной поправки к проводимости [B.L. Altshuler, A.G. Aronov, and D.E. Khmelnitsky, J. Phys. C 15, 7367 (1982)]

2 200 nm Si Al drain Al source 40 nm Si Si (001) substrate Структуры для исследования INSTITUTE OF SEMICONDUCTOR PHYSICS, SIBERIAN BRANCH OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCE V I