Kombinirovannye sostoyaniya drobnogo kvantovogo effekta Kholla v dvukhsloynykh elektronnykh sistemakh

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

На образцах с электронной системой, образованной двумя слоями двумерных электронов различной плотности в широкой (60 нм) GaAs квантовой яме, выполнены исследования состояний дробного квантового эффекта Холла. Эксперимент проведен при температуре 45 мК в наклонном магнитном поле, где эти состояния лучше выражены. Обнаружено, что незначительные изменения соотношения между плотностями электронов, производимые при помощи затворных напряжений, могут приводить к существенному изменению картины наблюдаемых состояний. При различных комбинациях плотностей электронов в слоях обнаружены хорошо выраженные квантованные плато холловского сопротивления Rxy = q(h/e2) с квантовыми числами q = 4/5, 3/4, 3/8 и 3/7. С использованием магнитоемкостной методики установлено, что состояния с q = 4/5 и 3/4 (q = 3/8 и 3/7) возникают в условиях, когда в слое с большей плотностью электронов существует несжимаемое состояние, обусловленное скачком химического потенциала слоя между различными спиновыми подуровнями Ландау, происходящем при заполнении электронами слоя целого числа подуровней, равного единице (двойке). Установлено, что при сканировании магнитного поля возможна реализация двух состояний дробного квантового эффекта Холла с q = 3/8 и 3/7 в пределах одного и того же несжимаемого состояния в слое большей плотности, уширенного по полю за счет перехода электронов между слоями, происходящего при изменении поля.

Sobre autores

S. Dorozhkin

Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Email: dorozh@issp.ac.ru
Черноголовка, Россия

A. Kapustin

Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

Yu. Smet

Max-Planck-Institut für Festkörperforschung

Stuttgart, Germany

Bibliografia

  1. D. C. Tsui, H. L. Stormer, and A. C. Gossard, Phys. Rev. Lett. 48, 1559 (1982).
  2. R. B. Laughlin, Phys. Rev. Lett. 50, 1395 (1983).
  3. F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 49, 957 (1982).
  4. D. Arovas, J. R. Schrieffer, and F. Wilczek, Phys. Rev. Lett. 53, 722 (1984).
  5. J. K. Jain, Phys. Rev. Lett. 63, 199 (1989).
  6. Perspectives on Quantum Hall Effects, ed. by S. Das Sarma and A. Pinczuk, Wiley, N.Y. (1997).
  7. J. K. Jain, Composite Fermions, Cambridge University Press, Cambridge, UK (2007).
  8. Fractional Quantum Hall Effects New Developments, ed. by B. I. Halperin and J. K. Jain, World Scientific, Singapore (2020).
  9. K. von Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper, Phys. Rev. Lett. 45, 494 (1980).
  10. R. R. Du, A. S. Yeh, H. L. Stormer, D. C. Tsui, L. N. Pfeiffer, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 75, 3926 (1995).
  11. R. L.Willett, J. P. Eisenstein, H. L. Stormer, D. C. Tsui, A. C. Gossard, and J. H. English, Phys. Rev. Lett. 59, 1776 (1987).
  12. W. Pan, J.-S. Xia, V. Shvarts, D. E. Adams, H. L. Stormer, D. C. Tsui, L. N. Pfeiffer, K. W. Baldwin, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 83, 3530 (1999).
  13. A. Sharma, A. C. Balram, and J. K. Jain, Phys. Rev. B 109, 035306 (2024).
  14. Sudipto Das, Sahana Das, and Sudhansu S. Mandal, Phys. Rev. Lett. 132, 106501 (2024)
  15. Y. W. Suen, L. W. Engel, M. B. Santos, M. Shayegan, and D. C. Tsui, Phys. Rev. Lett. 68, 1379 (1992).
  16. J. P. Eisenstein, G. S. Boebinger, L. N. Pfeiffer, K. W. West, and S. He, Phys. Rev. Lett. 68, 1383 (1992).
  17. Y. W. Suen, H. C. Manoharan, X. Ying, M. B. Santos, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 72, 3405 (1994).
  18. D. R. Luhman, W. Pan, D. C. Tsui, L. N. Pfeiffer, K. W. Baldwin, and K. W. West, Phys. Rev. Lett. 101, 266804 (2008)
  19. C. Wang, P. T. Madathil, S. K. Singh, A. Gupta, Y. J. Chung, L. N. Pfeiffer, K. W. Baldwin, and M. Shayegan, Phys. Rev. Lett. 134, 046502 (2025).
  20. С. И. Дорожкин, А. А. Капустин, И. Б. Федоров, В. Уманский, Ю. Х. Смет, Письма в ЖЭТФ 117, 72 (2023).
  21. S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, K. von Klitzing, and J. H. Smet, J. Appl. Phys. 123, 084301 (2018).
  22. С. И. Дорожкин, А. А. Капустин, И. Б. Федоров, В. Уманский, Ю. Х. Смет, Письма в ЖЭТФ 117, 935 (2023).
  23. J. Xia, J. P. Eisenstein, L. N. Pfeiffer, and K. W. West, Nature Phys. 7, 845 (2011).
  24. C. Nayak, Nature Phys. 7, 836 (2011).
  25. T. P. Smith, B. B. Goldberg, P. J. Stiles, and M. Heiblum, Phys. Rev. B 32, 2696(R) (1985).
  26. S. Luryi, Appl. Phys. Lett. 52, 501 (1988).
  27. S. V. Kravchenko, V. M. Pudalov, and S. G. Semenchinsky, Phys. Lett. A 141, 71 (1989).
  28. A. A. Капустин, C. И. Дорожкин, И. Б. Федоров, В. Уманский, Ю. Х. Смет, Письма в ЖЭТФ 110, 407 (2019).
  29. S. I. Dorozhkin, A. A. Kapustin, I. B. Fedorov, V. Umansky, and J. H. Smet, Phys. Rev. B 102, 235307 (2020).
  30. И. Б. Федоров, C. И. Дорожкин, A. A. Капустин, Поверхность # 11, 62 (2021).
  31. A. G. Davies, C. H. W. Barnes, K. R. Zolles, J. T. Nicholls, M. Y. Simmons, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 54, R17331 (1996).
  32. V. V. Solovyev, S. Schmult, W. Dietsche, and I. V. Kukushkin, Phys. Rev. B 80, 241310(R) (2009).
  33. С. И. Дорожкин, Письма в ЖЭТФ 103, 578 (2016).
  34. H. Deng, Y. Liu, I. Jo, L. N. Pfeiffer, K. W. West, K. W. Baldwin, and M. Shayegan, Phys. Rev. B 96, 081102(R) (2017).

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025