Vladimir Umansky Weizmann Forex

1 Ingenieur der Störung in MBE gewachsen Ultra-High Mobility 2D Elektronensystem Vladimir Umansky Braun Zentrum für Submikron Forschung Weizmann Institut. Präsentation zum Thema: 1 Ingenieurstudie in MBE gewachsen Ultra-High Mobility 2D Elektronensystem Vladimir Umansky Braun Zentrum für Submikronforschung Weizmann Institut. Präsentationstranskript: 1 1 Ingenieurstudie in MBE gewachsen Ultra-High Mobility 2D Elektronensystem Vladimir Umansky Braun Zentrum für Submikron Forschung Weizmann Institut für Wissenschaft, Rehovot, Israel Mitarbeiter: Moty Heiblum Gruppe (Braun Zentrum für Submikron Forschung) Jurgen Smet Gruppe (Max - Planck-Institut fr Festkrperforschung, Stuttgart) 2 2 Vorwort: 2DEG und Mesoskopische Physik Mobilität: 4 4 Ausblick 2D Elektronengase - Grundlagen DX-Zentren, warum wir Glück haben, sie zu haben Wie man 52 Quasiteilchen beobachtet. Neue Ideen für die Bandlückentechnik Ultra High Mobility. Reicht das. Wie man Störung kontrolliert Schlussfolgerungen 5 5 2DEG in AlGaAsGaAs 2DEG in AlGaAsGaAs-Streuung Hintergrund Verunreinigungen Remote Ionisierte Verunreinigungen Beleuchtung 2DEG EcEc EFEF E0E0 Spacer (d) AlGaAs (x 6 6 DX Zentren Shallow Donor DX Center Die Standard 2DEG Struktur: Pure GaAs 2DEG 30-40 AlGaAs spacer Delta Oder einheitliche Doping-Gates Im Dunkeln: Pros: Gefrorene Ladung (im Dunkeln) ermöglicht Gating Cons: Niedrige Dotierungseffizienz (im Dunkeln) hohe RI-Streuung Nach der Beleuchtung im Dunkeln: Pros: Fast doppelte Dichte nach der Beleuchtung hohe Mobilität Nachteile: Parallele Leitfähigkeits-Instabilität 7 7 Anwendungen Gateable 2DEG: QDs, QPC, Spin-Pumpe, Quantenschallrauschen, etc. Tiefe Strukturen Messungen nach der Beleuchtung 52 Flache Strukturen Messungen im Dunkeln 8 8 52 im Standard 2DEG Standard Al 0,36 Ga 0,64 AsGaAs 2DEG Mobilität : 14 10 6 cm 2 Vs Dichte: 2,2 10 11 cm -3 Maße: Nach der Beleuchtung Daten von 9 9 Wie man Ultra-High Mobility erreicht () Hintergrund Verunreinigungsdichte 110 14 cm -3 Grenzen Beweglichkeit um 12 10 6 cm 2 Vsec MBE-Systemdesign Rohstoffe (z Gallium (7N) 2510 15 cm -3) () Optimale Wachstumsbedingungen (Geschwindigkeit, Temperatur, IIIV-Verhältnis usw.) Optimales 2DEG-Strukturdesign Optimale Wachstumssequenz Design Hintergrund Verunreinigung Streuung 10 10 Doppelseitige Dotierung Bedingung: Schnittstellenstreuung in QW Inverse Schnittstelle Für Die gleiche Abstandsbreite: EFEF E0E0 2DEG Gesamttiefe (D) W dd nsns Wird zuerst von L. Pfeiffer verwendet, um Proben mit 30 10 6 cm 2 Vsec 30 10 6 cm 2 Vsec zu produzieren. 11 11 Doping in kurzer Periode Super-Gitter X 6ML AlAs 9ML GaAs 250 meV Höhere Übertragungseffizienz Höhere Beweglichkeit durch besseres Screening durch X-Elektronen Keine parallele Leitfähigkeit durch 12 12 Ergebnisse auf Elektronenmobilität Uniform Dotierung in Al 0,35 Ga 0,65 As 2DEG EFEF ee 2DEG in QW SPSL-Dotierung EFEF 14 14 BG-Streuung vs RI-Streuung einheitliche Dotierung SPSL - dotierung 2DEG EFEF EFEF EFEF BG begrenzte Beweglichkeit 16 10 6 cm 2 Vs Spacer 80 nm Für Spacer 80 nm Beitrag der RI-Streuung 80 nm Beitrag der RI-Streuung 80 Nm-Beitrag der RI-Streuung 15 15 Mobilität, Störung FQHE In hoher Mobilität 2DEG wird der Hauptstreuungsmechanismus BG-Streuung BG-Verunreinigungen 10 13 cm -3 in 30 nm QW-Mittelstrecke 2 m RI-Störung Potentialcharakteristik Länge Spacer 16 16 Wie kann man die RI-Störung kontrollieren Setzen Sie räumliche Korrelationen zwischen ionisierten Spendern ein. Überdosierung: Einfriertemperatur: (Efros AL 1988) 17 17 Überdotierung FQHE Bedingung: Überdotierung führt zu Parallelleitfähigkeit Minimaler Dotierung 210 11 cm -2 Durchschnittlicher Abstand zwischen Spendern 200 Bohr Radius für X-Elektronen 2030 Über - Doping von 20 20 Theres kein solches Mittagessen 2 2.3 2.5 Doppelseitig dotiert 2DEG n 21 21 Phasenübergang in Spenderschicht 23 23 Ideales 2D-System für mesoskopisches Gerät Ultra-hochreines 2DEG Räumlich korreliertes 2D-Elektronensystem Allerdings, Gefroren bei niedrigem T 24 24 Ingenieurstörung: Dopingschemata Shallow Donor DX Center Mit einem anderen AlAs-GaAs SPSL für Doping Mit mehreren Dopingschichten in SPSL Mit flachen DX-Zentren in AlGaAs 25 25 Schlussfolgerungen Hohe Mobilität (niedrige Gesamtstreuungsrate) ist nur ein Voraussetzung für sehr niedrige ungeordnete 2D-Systeme. FQHE wird durch RI-induzierte Störung bestimmt Räumliche Korrelationen von entfernten ionisierten Spendern sind notwendig, um perfekte 52 FQHEExciton Liquid Excitons zu erhalten, gebundene Zustände von Elektronen und Löchern (Zustände, die durch Elektronen freigesetzt werden), können in Halbleitern gefunden werden und sind längst vorhergesagt, um korrelierte Phasen zu bilden Bei ausreichend großen Dichten und niedrigen Temperaturen. Stern et al. (S. 55) untersuchten das Verhalten von räumlich indirekten Exzitonen, die aus Elektronen und Löchern bestehen, die sich in räumlich getrennten, aber gekoppelten Quantenquellen befinden. Die excitons wurden durch eine Kombination von Fotoanregung und elektrischem Gating geschaffen. Bei hoch genug Laserleistung und niedrig genug Temperaturen erschien eine neue Phase mit einer deutlichen Photolumineszenz-Signatur mit einem Verhalten, das mit der einer klassischen Flüssigkeit von Exzitonen übereinstimmt. Excitonen in Halbleitern können bei niedrigen Temperaturen korrelierte Phasen bilden. Wir berichten über die Beobachtung einer Exciton-Flüssigkeit in Gallium-Arsenidaluminium-Gallium-Arsenid-gekoppelten Quantenquellen. Oberhalb einer kritischen Dichte und unterhalb einer kritischen Temperatur trennen sich die photogenerierten Elektronen und Löcher in zwei Phasen: ein Elektron-Loch-Plasma und eine Exciton-Flüssigkeit mit einer klaren scharfen Grenze zwischen ihnen. Die beiden Phasen zeichnen sich durch unterschiedliche Photolumineszenzspektren und durch unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit aus. Die flüssige Phase wird durch die abstoßende Wechselwirkung zwischen den dipolaren Exzitonen gebildet und weist eine Kurzstreckenordnung auf, die sich in der Photolumineszenzlinienform manifestiert.