The dependences of и v/v оn magnetic field at temperatures (0.3-1.6)

AC-transport in p-SiGe/Ge/SiGe
I.L.Drichko, V.A.Malysh, I.Yu.Smirnov, L.E.Golub,
S.A.Tarasenko, A.V.Suslov, O.A.Mironov, M.Kummer,
H.von Känel
The p-SiGe/Ge/SiGe structure was grown
by low-energy plasma–enhanced
chemical vapor deposition (LEPECVD) [1]
on a Si substrate. p=61011 см-2 and
6104 см2/Вс (4.2 К).
[1] C. Rosenblad, H.R. Deller, A. Dommann, T. Meyer, P. Schroeter,
and H. von Känel, J. Vac. Sci. Technol. A 16, 2785 (1998)
EF=14 meV << ∆ELL-HH
The properties of the two-dimensional hole gas are studied by
a contactless acoustoelectonic method
The dependences of  и v/v оn magnetic field at
temperatures (0.3-1.6) К, f=30 МГц.
8 6 5 4
7
 (dB/cm)
10
3
=2
5
a
0
-3
v/v (10 )
6
4
2
0
0
5
10
B (T)
15
The dependences of 1 оn magnetic field at different temperatures
(0.3-5.8) К, f=30МГц.
T
12
-3
7
5
8
10
4
6
3
=2
-4
-1
1 (  )
10
-5
Temperaure Increase
10
-6
10
-7
10
5.8 K
4K
3K
2.5 K
1.9 K
1.8 K
1.6 K
1.4 K
1.2 K
1.1 K
0.9 K
0.7 K
0.5 K
0.3 K
-8
10
0
5
10
B (T)
15
20
The dependences of 1 and 2 on
magnetic field ; Т=0.3 К, f=30 MHz
10
-3
7
=3
5
6
-4
4
-1
 ( )
10
=2
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
1
2
0
2
4
6
8
10
B (T)
12
14
16
18
The dependences of 1 and 2 on
temperature for а) =4, b) =5, с)
=6, d) =7
The dependences of 1 in minimum of
oscillations on magnetic field at
temperatures: 0.3, 0.7, 1.1 и 1.6 К
-3
10
-4
12
10
8
7
6
5
= 4
DC
-1
 ,  1 ( )
10
10
-5
10
-6
10
Comparison of (DC) conductivity and (hf)conductivity 1 from acoustic methods
DC
hf
-7
1
2
.I. L. Drichko, A.M. Diakonov, E.V. Lebedeva, I. Yu. Smirnov, A.V.
Suslov, O.A. Mironov, М. Kummer, H. von Känel, J. Appl. Phys. 106,
094305 (2009
3
4
B (T)
5
6
7
E (meV)
-11

-12
Е = g µВB.
1.0
0.5
0.0
2
4
6
8
B (T)
-14
-15
-16
-17
g4.50.3.
15

g
ln1
-13
1  exp[-Е/2kBT],

A. V. Nenashev, A. V. Dvurechenskii, and A. F.
Zinovieva, Phys. Rev B 67, 205301 (2003).
10
5
0 2 4 6 8 10 12 14
F (meV)
-18
0
1
2
3
4
5
-1
1/T (K )
The dependence of ln 1 on1/T. Inset 1: the dependence
of Е on magnetic field В. Inset 2: the dependence of gfactor on Fermi energy F
5. Ю.Г. Арапов, В.Н.Неверов, Г.И.Харус , Н.Г.Шелушинина, М.В.Якунин,
О.А.Кузнецов, Л.Пономаренко, А де Виссер , ФНТ, 30, 1157 (2004)
6. А.В.Черненко, Н.Г.Калугин, О.А.Кузнецов, ЖЭТФ,114, 619 (1998)
The dependences of  and V/V on magnetic field at
different tilt angles, 30 MHz, 0.3 K
10
Angle ()
 (dB/cm)
8
6
4
2
90
0
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
6
-3
V/V (10 )
5
4
3
2
1
0
B (T)
0
21.5
30.5
33.5
36.5
39.5
42.5
45.5
48.5
51
54
57
60
62.5
65.5
68.5
71.2
74.2
76.8
79.6
82.6
7
5
-4
10
-5
-1
1 ( )
10
-6
10
Tilt angle increase
The dependence of 1 on B for different tilt angles
=(082)0; f=30 MHz, T=0.3 K
 (deg)
12
-7
10
10
8
-8
10
6
4 3
-9
10
0
2
4
6
8
2
10
12
B (T)
14
72
71.2
65.5
62.6
57
54
51
48.5
45.5
42.5
36.5
33.5
30.5
21.5
0
82.6
80.7
79.7
79.6
78.7
78
77.3
77.2
76.8
75.6
74.1
73.7
73.3
73
72.4
16
18
20
if
,
g*  g  cos   g  sin 
2

g 0
2
2
2
g*  g  cos 
Esp  g * B Btot  g  cos    Btot  g    B B
Eorb  c  eB / m * c
10
-5
10
-6
10
-7
10
-6
10
-8
10
-7
10
-9
10
-8
-1
-1
1 ( )
-5
1 ( )
10
10
=4 =3
6
8
=2
a
10 12 14 16 18 20
BTOT (T)
10
8
7
6
5
Tilt angle increase
-4
3
4
b
5
Bz(T)
а) The dependence of 1 on Btot at different tilt angle  for =2, 3 и 4;
b) the dependence of 1 on Bz for different : 00, 540,570, 620, 680, 740,
750, 780; for  5, Т=0.3 К, f=30 MГц
T. Ando, A.B. Fowler, and F. Stern, Rev. Mod.
Phys. 54,437 (1982).
3
V.S. Khrapai, E.V. Deviatov, A.A. Shashkin, V.T.
Dolgopolov,Proc. NGS 10 IPAP Conf. Series 2, 105
(2001).
V.E. Kozlov, S.I. Gubarev, I.V. Kukushkin, JETP
Letters 94, 397 (2011) [Pis'ma v Zh. Eksp. Teor.
Fiz. 94, 429 (2011)]
A.T. Hatke, M.A. Zudov, L.N. Pfei
er, K.W. West, Phys.Rev. B 85, 241305(R) (2012).
ln[]
2
1
=18
=16
=14
=12
0
-1
0
50
3
100
2
3
BZ tan  (T )
Зависимость ln[ 1()/(0)] от Bz3 *tan2()
for
=12, 14, 16 and 18
150
m0
m0
2

 c B
mc ( B ) mc (0)
 c  (8.5  0.5) 10 1/ T
ce
3
2
ln[ 1 ( ) /  1 (0)] 
Bz tan ( )
2m0ckBT
3
2
a
2
b
1.0
2
(g(0)-s*BII )/g(0)
ln 
3
1
0.9
=7
=5
0
0.8
-2
0
500
0
1000
3 2 3
B tan , T
The dependence of ln[()/0] on
B||2Bz=Вz3tan2;
B B  B tan 
2
|| z
3
z
2
4
6
8
10
12
14
16
18
BII, T
The dependence of (g0-sBII2)/g0 от ВII for
two filling factors: =5,7
E    (| g0 |  B )B Bz , g0  g
2
s ||
2
 s  (2.4  0.2) 103 1/T 2
   B , 3 2
ln

 s Bz tan 
 (0) 2kBT
Calculation of s in the framework of Luttinger
Hamiltonian
The dependences of c and s on the QW width for a strained (=100
meV, solid curves) and strain-free (=0, dashed curves) Ge quantum
well for =13 and 1 =5
X
X
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С помощью акустической бесконтактной методики в структуре p-GeSi/Ge/GeSi с одиночной
напряженной квантовой ямой Ge проведены измерения поглощения и изменения скорости
ПАВ в области температур( 0.3- 5.8) К и магнитных полях до 18 Т и определена
высокочастотная проводимость при f=30 МГц
В режиме осцилляций Шубникова-де Гааза газа были определены основные параметры
дырочного газа бесконтактным образом.
В режиме квантового эффекта Холла. При Т < 1K высокочастотная проводимость в
минимумах осцилляций является прыжковой и может быть описана 2-х узельной моделью.
В области температур , в которой АС-проводимость имеет активационный характер, определен
g-фактор
Акустические эффекты были также измерены при Т = 0.3 К в наклонном магнитном поле.
Показано, что увеличение проводимости в минимумах осцилляций при увеличении 
определяется уменьшением g-фактора и увеличением циклотронной эффективной массы при
росте продольной составляющей магнитного поля
Часть работы выполнялась в лаборатории
сильных магнитных полей в Таллахасси (США)