КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-22-00753

НазваниеКоллективные состояния в равновесных двухслойных электронных системах

Руководитель Дорожкин Сергей Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-202 - Полупроводники

Ключевые слова двухслойные электронные системы, квантовый эффект Холла, коллективные явления, сильные магнитные поля, емкостная техника

Код ГРНТИ29.00.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Исследование коллективных электронных эффектов в полупроводниковых материалах является одной из актуальных современных проблем. Для двухслойных электронных систем теоретически предсказан целый ряд несжимаемых состояний целочисленного квантового эффекта Холла, имеющих коллективную природу и уникальные характеристики. Наиболее яркое подтверждение одного из таких предсказаний получено на полном факторе заполнения уровней Ландау единица, где обнаружено когерентное межслоевое состояние, аналогичное сверхтекучему экситонному конденсату. Предсказана также возможность существования коллективных сжимаемых состояний, которые до настоящего времени экспериментально исследованы не были. Проект посвящен поиску в двухслойных электронных системах предсказанных теоретически, но не наблюдавшихся экспериментально коллективных состояний, реализующих несжимаемые и сжимаемые электронные фазы, а также квантовых переходов в такие состояния. Тип исследуемого коллективного состояния будет определяться на основе характеристик распределения электронов в квантовой яме с двухслойной электронной системой, определяемых при помощи разработанной нами новой емкостной методики. Эта методика позволяет также характеризовать сжимаемость как отдельных слоев, так и всей электронной системы. Таких образом реализуется новый подход к исследованию двухслойных электронных систем, который открывает новые возможности для их изучения. До последнего времени связь между распределением электронов между слоями и видом коллективного состояния рассматривалась только теоретически. Начало ее экспериментальному изучению положила наша работа 2020 г., в которой была обнаружена индуцированная магнитным полем последовательность квантовых фазовых переходов между когерентными «однослойными» несжимаемыми состояниями при полных факторах заполнения уровней Ландау единица и двойка и двухслойными сжимаемыми состояниями при нецелочисленных факторах заполнения. При изучении различных коллективных состояний преимущественно будут использоваться образцы с двухслойными электронными системами, реализуемыми в широких квантовых ямах. С одной стороны такие системы изучены гораздо меньше, чем создаваемые в двойных квантовых ямах. С другой стороны, самосогласованный характер потенциального барьера, разделяющего слои электронов в широких квантовых ямах, создает возможности существования коллективных состояний, аналог которых отсутствует в двойных квантовых ямах. В работе будут использованы образцы квантовых ям разной ширины, что обеспечит различные расстояние и туннельную связь между слоями, являющиеся критическими параметрами при формировании коллективных состояний. Возможность плавного изменения этих параметров предоставляет использование перестраиваемых затворных напряжений, а также наклонного магнитного поля, меняющих вид потенциальной ямы. Так, планируется исследование изменений в обнаруженных индуцированных магнитным полем квантовых фазовых переходах при использовании наклонного магнитного поля. Сравнительные измерения будут выполняться на образцах с двойной квантовой ямой, в которой слои электронов разделены узким барьером с очень низкой туннельной прозрачностью. Отдельной задачей будет являться изучение влияние асимметрии изучаемой системы за счет разной плотности электронов в слоях, на коллективные состояния. В таких системах происходит пиннинг незаполненных уровней Ландау разных слоев на общем уровне Ферми, что способствует проявлению эффектов межэлектронного взаимодействия за счет снятия такого вырождения.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---