In_(0.53)Ga_(0.47)As/In_(0.52)Al_(0.48)As量子阱二维电子气的零场自旋分裂

摘要

用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)方法在半绝缘InP衬底上生长In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As量子阱样品。在In0.52Al0.48As势垒层中进行元素Si的δ掺杂,元素Si电离的电子转移到量子阱中,在量子阱中形成二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)。对该样品在低温下进行了磁输运测试,得到了2DEG纵向电阻(磁电阻)和横向电阻(Hall电阻)在不同温度下随磁场的变化曲线。观察到磁电阻的Shubnikov-de Haas(SdH)振荡和由零场自旋分裂引起的SdH振荡在低场下的拍频效应。也观察到Hall电阻出现量子Hall效应所特有的Hall平台。对Hall电阻在低场部分的直线拟合获得2DEG的Hall浓度,并根据Hall浓度和零场电导获得2DEG的Hall迁移率。对磁电阻曲线的快速傅立叶变换(fast Fourier trans-form,FFT)分析获得的2DEG浓度与Hall浓度一致。对拍频节点进行分析,获得了2DEG的自旋轨道耦合常数,并由此得到了零场自旋分裂能、自旋弛豫时间、自旋进动长度等实现自旋器件的相关参数。