Микроволновая спектроскопия плазменных возбуждений в низкоразмерных электронных структурах
Диссертация
Одними из наиболее перспективных, в плане экспериментальных исследований электрон-дырочных и электрон-электронных систем в условиях размерного квантования, являются полупроводниковые гетерострук-туры на основе GaAs/AlGaAs, выращенные методом молекулярно-пучковой эпитаксии. Главным достоинством этих структур является их рекордно высокая электронная подвижность (до 107 см2/В с), что делает эти… Читать ещё >
Список литературы
- Т. Ando, А. В. Fowler, F. Stern, «Electronic Properties of Two-Dimensional Systems», Rev. Mod. Phys. 54, 437−672 (1982).
- K. von Klizing, G. Dorda, and M. Pepper, «New Method for High-Accuracy Determination of the Fine-Structure Constant Based on Quantized Hall Resistance», Phys. Rev. Lett. 45, 494−497 (1980).
- D. C. Tsui, H. L. Stormer, and A. C. Gossard, «Two-Dimensional Magnetotransport in the Extreme Quantum Limit», Phys. Rev. Lett. 48, 1559−1562 (1982).
- R. B. Laughlin, «Anomalous Quantum Hall Effect: An Incompressible Quantum Fluid with Fractionally Charged Excitations», Phys. Rev. Lett. 50, 1395−1398 (1983).
- I. V. Kukushkin, M. Yu. Akimov, J. H. Smet, S. A. Mikhailov, and K. von Klitzing, «New Type of B-Periodic Magneto-Oscillations in a Two-Dimensional Electron System Induced by Microwave Irradiation», Phys. Rev. Lett. 92, 236 803−236 806 (2004).
- I. V. Kukushkin, S. A. Mikhailov, J. H. Smet, and K. von Klitzing, «Miniature Quantum-Well Microwave Spectrometer Operating at Liquid-Nitrogen Temperatures», Appl. Phys. Lett. 86, 44 101−44 103 (2005).
- Д. Пайнс, «Элементарные возбуждения в твердых телах», издательство «Мир», Москва (1965).
- P. М. Platzmann, P. A. Wolff, «Waves and Interactions in Solid State Plasmas», Solid State Phys. Advances in Research and Appl., eds H. Ehrenreich, F. Zeitz and D. Turnbull, Suppl. 13 (Academic Press, New York and London) (1973).
- D. C. Tsui, S. J. Allen, Jr., R. A. Logan, A. Kamgar, and S. N. Coppersmith, «High Frequency Conductivity in Silicon Inversion Layers: Drude Relaxation, 2D Plasmons and Minigaps in a Surface Superlattice», Surf. Sci. 73, 419−433 (1978).
- K. W. Chiu, J. J. Quinn, «Magnetoplasma Surface Waves in Metals», Phys. Rev. В 5, 4707−4709 (1972).
- M. С. Хайкин, «Магнитные поверхностные уровни», УФН, том 96, вып. 3, стр. 409−440 (1968).
- R. Н. Ritchie, «Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films», Phys. Rev. 106, 874−881 (1957).
- А. В. Чаплик, «Возможная кристаллизация носителей заряда в инверсионных слоях низкой плотности», ЖЭТФ, том 62, вып. 2 стр. 746−753 (1972).
- Т. N. Theis, «Plasmons in Inversion Layers», Surf. Sci. 98, 515−532 (1980).
- D. Heitmann, «Two-Dimensional Plasmons in Homogeneous and Laterally Microstructured Space Charge Layers», Surf. Sci. 170, 332— 345 (1986).
- K. W. Chiu, J. J. Quinn, «Plasma Oscillations of Two-Dimensional Electron Gas in a Strong Magnetic Field», Phys. Rev. В 9, 4724−4732 (1974).
- N. J. M. Horing, M. Orman, M. Yildiz «Magnetoconductivity Tensor of a Two-Dimensional Plasma in Quantizing Magnetic Field», Phys. Lett. A 48, 7−8 (1974).
- M. L. Glasser «Longitudinal Dielectric Behavior of a Two-Dimensional Electron Gas in a Uniform Magnetic Field», Phys. Rev. В 28, 43 874 396 (1983).
- Ю. А. Бычков, С. В. Иорданский, Г. М. Элиашберг «Двумерные электроны в сильном магнитном поле», Письма в ЖЭТФ, том 33, вып. 3, стр. 152−155 (1981).
- С. Kallin and В. I. Halperin, «Excitations from a Filled Landau Level in the Two-Dimensional Electron Gas», Phys. Rev. В 30, 5655−5668 (1984).
- А. Н. MacDonald, Н. С. A. Oji and S. М. Girvin «Magnetoplasmon Excitations from Partially Filled Landau Levels in Two Dimensions», Phys. Rev. Lett. 55, 2208−2211 (1985).
- H. C. A. Oji, A. H. MacDonald, «Magnetoplasma Modes of the Two -Dimensional Electron Gas at Nonintegral Filling Factors», Phys. Rev. Lett. 33, 3810−3818 (1986).
- E. Batke and C. W. Tu «Magnetic Excitons in Space-Charge Layers in GaAs», Phys. Rev. Lett. 58, 2474−2477 (1987).
- S. M. Girvin, A. H. MacDonald and P. M. Platzmann «Magneto-Roton Theory of Collective Excitations in the Fractional Quantum Hall Effect», Phys. Rev. В 33, 2481−2494 (1986).
- W. P. Su and Y. K. Wu «Collective Excitation Spectrum of the v = 2/5 Fractionally Quantized Hall State», Phys. Rev. В 36, 7565−7566 (1987).
- Т. Chakraborty and P. Pietilainen, «The Fractional Quantum Hall Effect», 1988, New York: Springer.
- S. J. Allen, Jr., H. L. Stormer, and J. С. M. Hwang, «Dimensional Resonance of the Two-Dimensional Electron Gas in Selectively Doped GaAs/AlGaAs Heterostructures», Phys. Rev. В 28,4875−4877, (1983).
- D. B. Mast, A. J. Dahm and A. L. Fetter, «Observation of Bulk and Edge Magnetoplasmons in a Two-Dimensional Electron Fluid», Phys. Rev. Lett. 54, 1706−1709 (1985).
- D. С. Glattli, E. Y. Andrei, G. Deville, J. Poitrenaud, and F. I. B. Williams, «Dynamical Hall Effect in a Two-Dimensional Classical Plasma», Phys. Rev. Lett. 54, 1710−1713 (1985).
- F. Kushar, R. Meisels, G. Weimann, and W. Schlapp, «Microwave Hall Conductivity of the Two-Dimensional Electron Gas in GaAs-AlxGaixAs», Phys. Rev. В 33, 2965−2967, (1986).
- A. L. Fetter, «Edge Magnetoplasmons in a Bounded Two-Dimensional Electron Fluid», Phys. Rev. В 32, 7676−7684 (1985).
- A. L. Fetter, «Edge Magnetoplasmons in a Two-Dimensional Electron Fluid Confined to a Half-Plane», Phys. Rev. В 33, 3717−3723 (1986).
- A. L. Fetter, «Magnetoplasmons in a Two-Dimensional Electron Fluid: Disk Geometry», Phys. Rev. В 33, 5221−5227 (1986).
- В. А. Волков, С. А. Михайлов, «Теория краевых магнитоплазмонов в двумерном электронном газе», Письма в ЖЭТФ, том 42, вып. 11, стр. 450−453 (1985).
- В. А. Волков, Д. В. Галченков, Л. А. Галченков, И. М. Гродненский, О. Р. Матов, С. А. Михайлов, «Краевые магнитоплазмоны в режиме квантового эффекта Холла», Письма в ЖЭТФ, том 44, вып. 11, стр. 510−513 (1986).
- В. А. Волков, С. А. Михайлов, «Краевые магнитоплазмоны низкочастотные слабозатухающие возбуждения в неоднородных двумерных электронных системах», ЖЭТФ, том 94, вып. 8, стр. 217— 241 (1988).
- J. W. Wu, P. Hawrylak, J. J. Quinn, «Charge-Density Excitation on a Lateral Surface of a Semiconductor Superlattice and Edge Plasmons of a Two-Dimensional Electron Gas», Phys. Rev. Lett. 54, 879−882 (1985).
- С. M. Апенко, Ю. E. Лозовик"0 квантовании холловской проводимости двумерного электронного газа в сильном магнитном поле", ЖЭТФ 89, вып. 2, стр. 573−588 (1985).
- В. И. Тальянский, «Электростатические колебания в двумерных системах в условиях квантового эффекта Холла», Письма в ЖЭТФ, том 43, вып. 2, стр. 96−98 (1986).
- В. И. Тальянский, «Электростатические колебания в ограниченных сверхрешетках в сильном магнитном поле», ЖЭТФ, том 92, вып. 5, стр. 1845−1854 (1987).
- R. P. Leavitt and J. W. Little, «Absorption and Emission of Radiation by Plasmons in Two-Dimensional Electron-Gas Disks», Phys. Rev. В 34, 2450−2457 (1986).
- I. V. Kukushkin, J. H. Smet, S. A. Mikhailov, D. V. Kulakovskii, K. von Klitzing and W. Wegscheider, «Observation of Retardation Effects in the Spectrum of Two-Dimensional Plasmons», Phys. Rev. Lett. 90, 156 801−156 804 (2003).
- C. Dahl, S. Manus, J. P. Kotthaus, H. Nickel, and W. Schlapp, «Edge Magnetoplasmons in Single Two-Dimensional Electron Disks at Microwave Frequencies: Determenation of the Lateral Depletion Length», Appl. Phys. Lett. 66, 2271−2273 (1995).
- N. Q. Balaban, U. Meirav, H. Shtrikman, and V. Umansky, «Observation of the Logarithmic Dispersion of High-Frequency Edge Excitations», Phys. Rev. В 55, 13 397−13 400 (1997).
- D. С. Glattli, E. Y. Andrei, G. Deville, F. I. B. Williams, «ID Perimeter Waves in a Classical 2D Electron System», Surf. Sci. 170, 70−74 (1986).
- С. А. Говорков, M. И. Резников, А. П. Сеничкин, В. И. Тальян-ский, «Магнитоплазменные колебания в гетероструктуре GaAs -AlGaAs», Письма в ЖЭТФ, том 44, вып. 8, стр. 380−382 (1986).
- JI. А. Галченков, И. М. Гродненский, А. Ю. Камаев, «Спектр низкочастотных магнитоплазменных колебаний в двумерном электронном газе», ФТП, том 21, вып. 12, стр. 2197−2200 (1987).
- JI. А. Галченков, И. М. Гродненский, М. В. Костовецкий, О. Р. Матов, «Частотная зависимость холловской проводимости двумерного электронного газа», Письма в ЖЭТФ, том 46, вып. 11, стр. 430−432 (1987).
- Е. Y. Andrei, D. С. Glattli, F. I. В. Williams, and М. Heiblum, «Low Frequency Collective Excitations in the Quantum-Hall System», Surf. Sci. 196, 501−506 (1988).
- С. C. Grimes and G. Adams, «Observation of Two-Dimensional Plasmons and Electron-Ripplon Scattering in a Sheet of Electrons on Liquid Helium», Phys. Rev. Lett. 36, 145−148 (1976).
- R. Mehrotra, C. J. Guo, Y. Z. Ruan, D. B. Mast, and A. J. Dahm, «Density-Dependent Mobility of a Two-Dimensional Electron Fluid», Phys. Rev. В 29, 5239−5242 (1984).
- Т. Demel, D. Heitmann, P. Grambow, and K. Ploog, «One-Dimensional Plasmons in AlGaAs/GaAs Quantum Wires», Phys. Rev. Lett. 66 2657−2660 (1991).
- I. Grodnensky, D. Heitmann, K. von Klitzing, K. Ploog, A. Rudenko and A. Kamaev «Edge Magnetoplasma Excitations in GaAs-AlzGai-sAs Quantum Wires», Phys. Rev. В 49 10 778−10 781 (1994).
- H. L. Zhao, Y. Zhu, L. H. Wang, and S. C. Feng «Magnetoplasmons in a Quasi-One-Dimensional Wire», J. Phys. Condens. Matter 6 16 851 694 (1994).
- T. Demel, D. Heitmann, P. Grambow, and K. Ploog, «Nonlocal Dynamic Response and Level Crossing in Quantum-Dot Structures», Phys. Rev. Lett. 64 788−791 (1990).
- D. H. Huang and G. Gumbs, «Tunneling and Anticrossing of Edge Magnetoplasmons in a Quantum-Dot Superlattice», Phys. Rev. В 43, 12 039−12 041 (1991).
- К. Bollweg, Т. Kurth, D. Heitmann, V. Gudmundsson, E. Vasiliadou, P. Grambow, and K. Eberl, «Detection of Compressible and Incompressible States in Quantum Dots and Antidots by Far-Infrared Spectroscopy», Phys. Rev. Lett. 76, 2774−2777 (1996).
- C. Dahl, F. Brinkop, A. Wixforth, J. P. Kotthaus, J. H. English, and M. Sundaram, «Dimensional Resonances in Elliptic Electron Disks», Solid State Commun. 80, 673−676 (1991).
- С. Dahl, J. P. Kotthaus, H. Nickel, and W. Schlapp, «Magnetoplasma Resonances in Two-Dimensional Electron Rings», Phys. Rev. В 48,15 480−15 483 (1993).
- H. L. Cui, V. Fessatidis, and 0. Kuhn, «Magnetoplasma Spectra of Two-Dimensional Electron Rings», Superlatt. Microstruct. 17, 173— 176 (1995).
- K. Kern, D. Heitmann, P. Grambow, Y. H. Zhang, and K. Ploog, «Collective Excitations in Antidots», Phys. Rev. Lett. 66, 1618−1621 (1991).
- D. Heitmann, K. Kern, T. Demel, P. Grambow, K. Ploog, and Y. H. Zhang, «Spectroscopy of Quantum Dots and Antidots», Surf. Sci. 267, 245−252 (1992).
- С. А. Михайлов «Низкочастотная динамика систем квантовых нитей в сильном магнитном поле», Письма в ЖЭТФ, том 57, вып. 9, стр. 570−574 (1993).
- Е. Zaremba, «Magnetoplasma Excitations in Electron Rings», Phys. Rev. В 53, 10 512−10 515 (1996).
- F. A. Reboredo and C. R. Proetto, «Magnetoplasmons in a Ring-Shaped Two-Dimensional Electron Gas», Phys. Rev. В 53, 12 617— 12 620 (1996).
- S. A. Mikhailov and V. A. Volkov, «Theory of Electromagnetic Response and Collective Excitations in Antidots», Phys. Rev. В 52, 17 260−17 268 (1995).
- P. К. H. Sommerfeld, R. W. van der Heijden, and F. M. Peeters, «Symmetry Breaking of the Admittance of a Classical Two-Dimensional Electron System in a Magnetic Field», Phys. Rev. В 53, 13 250−13 253 (1996).
- R. C. Ashoori, H. L. Stormer, L. N. Pfeiffer, K. W. Baldwin, and K. West, «Edge magnetoplasmons in the time domain», Phys. Rev. В 45, 3894−3897 (1992).
- P. Hawker, P. F. Lenne, M. Tonouchi, V. W. Rampton, C. J. Mellor, and M. Henini, «Surface-Acoustic-Wave Absorption by Edge Magnetoplasmons in the 2DHG at a GaAs/AlGaAs Heterojunction», Physica В 194, 419−420 (1994).
- Р. К. H. Sommerfeld, P. P. Steijaert, P. J. M. Peters, and R. W. van der Heijden, «Magnetoplasmons at Boundaries between Two-Dimensional Electron Systems», Phys. Rev. Lett. 74, 2559−2562 (1995).
- S. A. Mikhailov and V. A. Volkov, «Interedge Magnetoplasmons in Inhomogeneous Two-Dimensional Electron Systems», J. Phys. Condens. Matter 4, 6523−6538 (1992).
- F. A. Reboredo and C. R. Proetto, «Magnetoplasmons of a Two-Dimensional Electron Gas with Equilibrium Density Inhomogeneities», Phys. Rev. В 55, 13 111−13 117 (1997).
- A. M. C. Valkering, P. К. H. Sommerfeld, and R. W. van der Heijden, «Effect of the Classical Electron Coulomb Crystal on Interedge Magnetoplasmons», Phys. Rev. В 58, 4138−4142 (1998).
- I. L. Aleiner and L. I. Glazman, «Novel Edge Excitations of Two-Dimensional Electron Liquid in a Magnetic Field», Phys. Rev. Lett. 72, 2935−2938 (1994).
- I. L. Aleiner, D. X. Yue, and L. I. Glazman, «Acoustic Excitations of a Confined Two-Dimensional Electron Liquid in a Magnetic Field», Phys. Rev. В 51, 13 467−13 474 (1995).
- P. К. H. Sommerfeld, A. M. C. Valkering, R. W. van der Heijden, and А. Т. A. M. de Waele, «The Effect of Confining Electric Fields on New Magnetoplasma Excitations in a 2D Electron System», Surf. Sci. 362, 839−842 (1996).
- О. I. Kirichek, I. В. Berkutov, Y. Z. Kovdrya, and V. N. Grigorev, «Evidence for the Edge Magnetoplasmon „Acoustic“ Mode in an Electron Layer over Liquid Helium», J. Low Temp. Phys. 109, 397 405 (1997).
- P. L. Elliott, С. I. Pakes, L. Skrbek, and W. F. Vinen, «Novel Edge Magnetoplasmons in a Two-Dimensional Sheet of 4He+ Ions», Phys. Rev. Lett. 75, 3713−3715 (1995).
- N. J. Appleyard, G. F. Cox, L. Skrbek, P. К. H. Sommerfeld, and W.
- F. Vinen, «Magnetoplasma Resonances and Nonlinear Mode Coupling in Pools of Ions Trapped below the Surface of Superfluid Helium», Phys. Rev. В 51, 5892−5898 (1995).
- P. L. Elliott, S. S. Nazin, С. I. Pakes, L. Skrbek, W. F. Vinen, and
- G. F. Cox, «Magnetoplasmons in Two-Dimensional Circular Sheets of 4He+ Ions», Phys. Rev. В 56, 3447−3456 (1997).
- V. В. Shikin, S. S. Nazin, L. Skrbek, and W. F. Vinen, «Soft Edge Magnetoplasmons in 2D Circular Pools of 4He Ions», J. Low Temp. Phys. 110, 237−242 (1998).
- G. Ernst, R. J. Haug, J. Kuhl, K. von Klitzing, and K. Eberl, «Acoustic Edge Modes of the Degenerate Two-Dimensional Electron Gas Studied by Time-Resolved Magnetotransport Measurements», Phys. Rev. Lett. 77, 4245−4248 (1996).
- G. Ernst, N. B. Zhitenev, R. J. Haug, and K. von Klitzing, «Dynamic Excitations of Fractional Quantum Hall Edge Channels», Phys. Rev. Lett. 79, 3748−3751 (1997).
- Е. V. Deviatov, V. Т. Dolgopolov, F. I. В. Williams, В. Jager, A. Lorke, J. P. Kotthaus, and A. C. Gossard, «Excitation of Edge Magnetoplasmons in a Two-Dimensional Electron Gas by Inductive Coupling», Appl. Phys. Lett. 71, 3655−3657 (1997).
- Y. P. Monarkha, F. M. Peeters, and S. S. Sokolov, «Edge Excitations of a Two-Dimensional Electron Solid in a Magnetic Field», J. Phys. Condens. Matter 9, 1537−1545 (1997).
- M. D. Johnson, G. Vignale, «Dynamics of Dissipative Quantum Hall Edges», Phys. Rev. В 67, 205 332−205 341 (2003).
- G. Sukhodub, F. Hohls, and R. J. Haung, «Observation of an Interedge Magnetoplasmon Mode in a Degenerate Two-Dimensional Electron Gas», Phys. Rev. Lett. 93, 196 801−196 804 (2004).
- S. A. Mikhailov, «Parametric Amplification of Electromagnetic Waves in Low-Dimensional Electron Systems», Appl. Phys. Lett. 73, 18 861 888 (1998).
- A. Sommerfeld, «Ueber die Fortpflanzung Electrodynamischer Wellen Langs eines Drahtes», Ann. der Physik und Chemie 67, 233−290 (1899).
- S. Das Sarma, Wu-yan Lai, «Screening and Elementary Excitations in Narrow-Channel Semiconductor Microstructures», Phys. Rev. В 32, 1401−1404 (1985).
- G. Eliasson, J.-W. Wu, P. Hawrylak, and J. J. Quinn, «Magnetoplasma Modes of a Spatially Periodic Two-Dimensional Electron Gas», Solid State Commun. 60, 41−44 (1986).
- V. Cataudella and G. Iadonisi, «Magnetoplasmons in Two-Dimensional Electron Gas: Strip Geometry», Phys. Rev. В 35, 74 437 449 (1987).
- A. R. Goni, A. Pinczuk, J. S. Weiner, J. S. Calleja, B. S. Dennis, L. N. Pfeiffer, and K. W. West, «One-Dimensional Plasmon Dispersion and Dispersionless Intersubband Excitations in GaAs Quantum Wires», Phys. Rev. Lett. 67 3298−3301 (1991).
- E. Ulrichs, G. Biese, C. Steinebach, C. Schuller, D. Heitmann, and K. Eberl, «One-Dimensional Plasmons in Magnetic Fields», Phys. Rev. В 56 R12760-R12763 (1997).
- Weiming Que, «Quantum Theory of Plasmons in Lateral Multiwire Superlattices: Intrasubband Plasmons and their Coupling to Intersubband Plasmons», Phys. Rev. В 43 7127−7135 (1991).
- I. V. Kukushkin and V. B. Timofeev, «Magneto-Optics of Strongly Correlated Two-Dimensional Electrons in Single Heterojunctions», Advances in Physics 45, 147−242 (1996).
- В. М. Ashkinadze and V. I. Yudson, «Hysteretic Microwave Cyclotronlike Resonance in a Laterally Confined Two-Dimensional Electron Gas», Phys. Rev. Lett. 83, 812−815 (1999).
- S. J. Allen, Jr., D. C. Tsui, and R. A. Logan, «Observation of the Two-Dimensional Plasmon in Silicon Inversion Layers», Phys. Rev. Lett. 38 980−983 (1977).
- F. Stern, «Polarizability of a Two-Dimensional Electron Gas», Phys. Rev. Lett. 18 546−548 (1967).
- S. A. Mikhailov, N. A. Savostianova, «Microwave Response of a Two-Dimensional Electron Stripe», Phys. Rev. В 71, 35 320 (2005).
- D. В. Chklovskii, В. I. Shklovskii, and L. I. Glazman, «Electrostatics of Edge Channels», Phys. Rev. В 46, 4026−4034, (1992).
- С. И. Губарев, В. А. Ковальский, Д. В. Кулаковский, И. В. Кукушкин, М. Н. Ханнанов, Ю. Смет, К. фон Клитцинг, «Коллективные магнитоплазменные возбуждения в двумерных электронных кольцах», Письма в ЖЭТФ, том 80, вып. 10, стр. 134−139 (2004).
- I. V. Kukushkin, J. Н. Smet, V. A. Kovalskii, S. I. Gubarev, К. von Klitzing, and W. Wegscheider, «Spectrum of One-Dimensional Plasmons in Single Stripe of Two-Dimensional Electrons», Phys. Rev. В 72, 161 317−161 320 (2005).
- V. A. Kovalskii, S. I. Gubarev, I. V. Kukushkin, S. A. Mikhailov, J. H. Smet, K. von Klitzing, and W. Wegscheider, «Microwave Response of Two-Dimensional Electron Rings», Phys. Rev. В 73, 195 302−195 308 (2006).