Циклотронный резонанс в сильных магнитных полях в гетероструктурах на основе CdHgTe М.С.Жолудев диафильмЦРэкспериментрезультаты

ОСОБЕННОСТИ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ КРТ

Нормальная и инвертированная зонная структура CdTe HgTe E g = 1.6 эВ E g = 0 E g = -0.3 эВ произвольная ширина запрещённой зоны

Зонная структура квантовой ямы инвертированная нормальная

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТОВ

Общий вид решения решение для свободного электрона

линейная зависимость нелинейная зависимость

E g = 0

!

!

EFEF

e–e– EFEF

EFEF полуметалл e–e– h+h+

Особенности гетероструктур на основе CdHgTe Нелинейная зависимость энергии уровней Ландау от магнитного поля Пересечение уровней Ландау из разных зон при инвертированной зонной структуре Одновременное существование электронного и дырочного двумерного газа

ЦИКЛОТРОНЫЙ РЕЗОНАНС В СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

ЦР в слабых полях уровень Ферми номер верхнего заполненного уровня быстро меняется с ростом поля нужно использовать квазиклассическое приближение

Квазиклассическое приближение

Особенности ЦР в слабых полях Всегда один переход Линейная зависимость энергии перехода от магнитного поля Энергия перехода может зависеть от концентрации носителей плотность состояний

ПЕРЕХОДЫ В КВАНТУЮЩИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

ЦР в квантующих полях уровень Ферми

Особенности ЦР в квантующих магнитных полях Можно наблюдать несколько линий одновременно Нелинейная зависимость энергии перехода от магнитного поля Энергия перехода не зависит от концентрации носителей

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Энергии переходов (теория)

Фиксированная частота ? ?

Фиксированное магнитное поле

Схема измерительной установки Осциллограмма интенсивности = Фурье-образ спектра

Основная мысль Теория даёт картину переходов в осях поле/энергия Эксперимент даёт картину поглощения в осях поле/энергия Их можно сравнивать непосредственно

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

КРТ (нормальный) Область остаточных лучей подложки Область остаточных лучей Низкая чувствительность

КРТ (нормальный)

α- β γ-γ-

КРТ (нормальный) Нелинейная зависимость энергии перехода от поля

КРТ (инвертированный)

α α' β γ ЦР в слабых полях

КРТ (инвертированный) Антипересечение уровней Ландау

КРТ (полуметалл)

α α-α- β

Особенности гетероструктур на основе CdHgTe Нелинейная зависимость энергии уровней Ландау от магнитного поля Пересечение уровней Ландау из разных зон при инвертированной зонной структуре Одновременное существование электронного и дырочного двумерного газа диафильмЦРэкспериментрезультаты

Исследуемые образцы выращены в ИФП СО РАН на плоскости (013)

МЕТОД РАСЧЁТА

Гамильтониан Кейна возмущение

Опорный кристалл Периодические потенциалы разных материалов отличаются. Нет периодичности во всей структуре. Нельзя использовать теорему Блоха.

Опорный кристалл Опорный потенциал V 0 является периодическим для всей структуры. Его блоховские функции – базис, по которому раскаладывается волновая функция электрона.

Опорный кристалл возмущение

Модель Бёрта-Форемана Одинаковые Блоховские функции для всех слоёв Общий гамильтониан для всей структуры Граничные условия не нужны Импульс и «масса» не коммутируют

Модель Бёрта-Форемана Это только один из вариантов взаимного расположения «массы» и квазиимпульса

Общий вид решения и уравнение Шрёдингера