Особенности квантования кондактанса многоканальных квантовых точечных контактов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В квантовых точечных контактах с боковыми затворами реализован и изучен режим многоканального электронного транспорта с независимым квантованием кондактанса отдельных каналов. Моделирование кондактанса суммой квантующихся кондактансов позволило воспроизвести полученную сложную экспериментальную картину зависимости кондактанса от суммы и разности напряжений на затворах в этом режиме. Рассмотренная модель воспроизводит следующие экспериментально наблюдаемые особенности квантования кондактанса: отсутствие некоторых плато, прыжки кондактанса на 4e2/h и на величины, отличные от 2e2/h, появление аномальных плато при значениях, не кратных 2e2/h, эволюция аномальных плато при изменении разности затворных напряжений и низкая видность некоторых плато. Исследование показывает, что за нетривиальной экспериментально наблюдаемой картиной кондактанса квантовых точечных контактов может скрываться заранее не очевидная многоканальность.

Об авторах

Д. А Похабов

Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Email: pokhabov@isp.nsc.ru
Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

А. Г. Погосов

Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

А. А Шевырин

Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова Сибирского отделения РАН

Новосибирск, Россия

Е. Ю Жданов

Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

А. К Бакаров

Институт физики полупроводников им. А.В.Ржанова Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Новосибирск, Россия; Новосибирск, Россия

Список литературы

  1. B. J. van Wees, H. van Houten, C.W. J. Beenakker, J.G. Williamson, L.P. Kouwenhoven, D. van der Marel, and C.T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 60, 848 (1988); https://doi.org/10.1103/physrevlett.60.848.
  2. D.A.Wharam, T. J. Thornton, R. Newbury, M. Pepper, H. Ahmed, J. E. F. Frost, D.G. Hasko, D.C. Peacock, D.A. Ritchie, and G.A.C. Jones, J. Phys. C: Solid State Phys. 21, L209 (1988); https://doi.org/10.1088/0022-3719/21/8/002.
  3. K. J. Thomas, J.T. Nicholls, M.Y. Simmons, M. Pepper, D.R. Mace, and D.A. Ritchie, Phys. Rev. Lett. 77, 135 (1996); https://doi.org/10.1103/physrevlett.77.135.
  4. K. J. Thomas, J.T. Nicholls, M.Y. Simmons, M. Pepper, D.R. Mace, and D.A. Ritchie, Philos. Mag. B 77, 1213 (1998); https://doi.org/10.1080/13642819808205012.
  5. A. Kristensen, H. Bruus, A.E. Hansen, J. B. Jensen, P.E. Lindelof, C. J. Marckmann, J. Nyg˚ard, C.B. Sørensen, F. Beuscher, A. Forchel, and M. Michel, Phys. Rev. B 62, 10950 (2000); https://doi.org/10.1103/physrevb.62.10950.
  6. O.P. Sushkov, Phys. Rev. B 64, 155319 (2001); https://doi.org/10.1103/physrevb.64.155319.
  7. S.M. Cronenwett, H. J. Lynch, D. Goldhaber-Gordon, L.P. Kouwenhoven, C.M. Marcus, K. Hirose, N. S. Wingreen, and V. Umansky, Phys. Rev. Lett. 88, 226805 (2002); https://doi.org/10.1103/physrevlett.88.226805.
  8. K.-F. Berggren and I. I. Yakimenko, Phys. Rev. B 66, 085323 (2002); https://doi.org/10.1103/physrevb.66.085323.
  9. D. J. Reilly, Phys. Rev. B 72, 033309 (2005); https://doi.org/10.1103/physrevb.72.033309.
  10. A.P. Micolich, J. Phys. Condens. Matter 23, 443201 (2011); https://doi.org/10.1088/0953-8984/23/44/443201.
  11. F. Bauer, J. Heyder, E. Schubert, D. Borowsky, D. Taubert, B. Bruognolo, D. Schuh, W. Wegscheider, J. von Delft, and S. Ludwig, Nature 501, 73 (2013); https://doi.org/10.1038/nature12421.
  12. B. Brun, F. Martins, S. Faniel, B. Hackens, G. Bachelier, A. Cavanna, C. Ulysse, A. Ouerghi, U. Gennser, D. Mailly, S. Huant, V. Bayot, M. Sanquer, and H. Sellier, Nat. Commun. 5, 4290 (2014); https://doi.org/10.1038/ncomms5290.
  13. I.V. Zozoulenko and S. Ihnatsenka, J. Phys.: Condens. Matter 20 164217 (2008); https://doi.org/10.1088/0953-8984/20/16/164217.
  14. A.M. Lunde, A. De Martino, A. Schulz, R. Egger, and K. Flensberg, New J. Phys. 11, 023031 (2009); https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/2/023031.
  15. A.V. Chaplik, JETP Lett. 31, 252 (1980).
  16. J. S. Meyer and K.A. Matveev, J. Phys.: Condens. Matter 21, 023203 (2009); https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/2/023203.
  17. J. S. Meyer, K.A. Matveev, and A. I. Larkin, Phys. Rev. Lett. 98, 126404 (2007); https://doi.org/10.1103/physrevlett.98.126404.
  18. A.C. Mehta, C. J. Umrigar, J. S. Meyer, and H.U. Baranger, Phys. Rev. Lett. 110, 246802 (2013); https://doi.org/10.1103/physrevlett.110.246802.
  19. S.-C. Ho, H.-J. Chang, C.-H. Chang, S.-T. Lo, G. Creeth, S. Kumar, I. Farrer, D. Ritchie, J. Griffiths, G. Jones, M. Pepper, and T.-M. Chen, Phys. Rev. Lett. 121, 106801 (2018); https://doi.org/10.1103/physrevlett.121.106801.
  20. W.K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G.A.C. Jones, and D.A. Ritchie, Phys. Rev. Lett. 102, 056804 (2009); https://doi.org/10.1103/physrevlett.102.056804.
  21. L.W. Smith, W.K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G.A.C. Jones, and D.A. Ritchie, Phys. Rev. B 80, 041306 (2009); https://doi.org/10.1103/physrevb.80.041306
  22. W.K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G.A.C. Jones, and D.A. Ritchie, Physica E 42, 1118 (2010); https://doi.org/10.1016/j.physe.2009.11.009.
  23. L.W. Smith, W.K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G.A.C. Jones, and D.A. Ritchie, Physica E 42, 1114 (2010); https://doi.org/10.1016/j.physe.2009.11.001.
  24. S. Kumar, K. J. Thomas, L.W. Smith, M. Pepper, G. L. Creeth, I. Farrer, D. Ritchie, G. Jones, and J. Griffiths, Phys. Rev. B 90, 201304(R) (2014); https://doi.org/10.1103/physrevb.90.201304.
  25. S. Kumar, M. Pepper, H. Montagu, D. Ritchie, I. Farrer, J. Griffiths, and G. Jones, Appl. Phys. Lett. 118, 124002 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0045702.
  26. N.K. Patel, J.T. Nicholls, L. Martin-Moreno, M. Pepper, J. E. F. Frost, D.A. Ritchie, and G.A.C. Jones, Phys. Rev. B 44, 13549 (1991); https://doi.org/10.1103/physrevb.44.13549.
  27. T.-M. Chen, A.C. Graham, M. Pepper, I. Farrer, and D.A. Ritchie, Appl. Phys. Lett. 93, 032102 (2008); https://doi.org/10.1063/1.2963478.
  28. K.-F. Berggren and M. Pepper, Phil. Trans. R. Soc. A 368, 1141 (2010); https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0226.
  29. P. Debray, S.M. S. Rahman, J. Wan, R. S. Newrock, M. Cahay, A.T. Ngo, S.E. Ulloa, S.T. Herbert, M. Muhammad, and M. Johnson, Nat. Nanotechnol. 4, 759 (2009); https://doi.org/10.1038/nnano.2009.240.
  30. D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, A.A. Shevyrin, A.K. Bakarov, and A.A. Shklyaev, Appl. Phys. Lett. 112, 082102 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5019906.
  31. D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, A.K. Bakarov, and A.A. Shklyaev, Appl. Phys. Lett. 115, 152101 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5123035.
  32. D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, A.K. Bakarov, and A.A. Shklyaev, Appl. Phys. Lett. 118, 012104 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0038492.
  33. T. Masuda, K. Sekine, K. Nagase, K. S. Wickramasinghe, T.D. Mishima, M. B. Santos, and Y. Hirayama, Appl. Phys. Lett. 112, 192103 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5023836.
  34. D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, and A.K. Bakarov, JETP Lett. 117, 299 (2023); https://doi.org/10.1134/s0021364022603049.
  35. D. I. Sarypov, D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, and A.K. Bakarov, St.Petersburg State Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics 16, 117 (2023); https://doi.org/10.18721/jpm.161.320.
  36. D. I. Sarypov, D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, and A.K. Bakarov, JETP Lett. 116(6), 360 (2022); https://doi.org/10.1134/s0021364022601610.
  37. D.A. Pokhabov, A.G. Pogosov, E.Yu. Zhdanov, A.K. Bakarov, and A.A. Shklyaev, Semiconductors 54, 1605 (2020); https://doi.org/10.1134/s1063782620120301.
  38. E.T. Owen and C.H.W. Barnes, Phys. Rev. Appl. 6, 054007 (2016); https://doi.org/10.1103/physrevapplied.6.054007.
  39. I. I. Yakimenko and I.P. Yakimenko, J. Phys.: Condens. Matter 34, 105302 (2022); https://doi.org/10.1088/1361-648x/ac3f01.
  40. K.-J. Friedland, R. Hey, H. Kostial, R. Klann, and K. Ploog, Phys. Rev. Lett. 77, 4616 (1996); https://doi.org/10.1103/physrevlett.77.4616.
  41. A.G. Pogosov, M.V. Budantsev, E.Yu. Zhdanov, D.A. Pokhabov, A.K. Bakarov, and A. I. Toropov, Appl. Phys. Lett. 100, 181902 (2012); https://doi.org/10.1063/1.4709485.
  42. A.G. Pogosov, A.A. Shevyrin, D.A. Pokhabov, E.Yu. Zhdanov, and S. Kumar, J. Phys: Condens. Matter 34, 263001 (2022); https://doi.org/10.1088/1361-648x/ac6308.
  43. E.Yu. Zhdanov, A.G. Pogosov, M.V. Budantsev, D.A. Pokhabov, and A.K. Bakarov, Semiconductors 51, 8 (2017); https://doi.org/10.1134/S1063782617010250.
  44. L. I. Glazman, G.B. Lesovik, D.E. Khmel’nitskii, and R. I. Shekhter, JETP Lett. 48, 238 (1988).
  45. M. B¨uttiker, Phys. Rev. B 41, 7906(R) (1990); https://doi.org/10.1103/physrevb.41.7906.
  46. A. Kristensen, J. Bo Jensen, M. Zaffalon, C. B. Sørensen, S.M. Reimann, P.E. Lindelof, M. Michel, and A. Forchel, J. Appl. Phys. 83, 607 (1997); https://doi.org/10.1063/1.366724.
  47. A. Kristensen, C.B. Sørensen, P.E. Lindelof, J. Bo Jensen, J. Nyg˚ard, M. Zaffalon, F. Beuscher, M. Michel, and A. Forchel, Solid-State Electronics 42, 1103 (1998); https://doi.org/10.1016/S0038-1101(97)00310-9.
  48. N.K. Patel, L. Martin-Moreno, M. Pepper, R. Newbury, J. E. F. Frost, D.A. Ritchie, G.A.C. Jones, J.T.M.B. Janssen, J. Singleton, and J.A.A. J. Perenboom, J. Phys.: Condens. Matter 2, 7247 (1990); https://doi.org/10.1088/0953-8984/2/34/018.
  49. C. R¨ossler, S. Baer, E. de Wiljes, P.-L. Ardelt, T. Ihn, K. Ensslin, C. Reichl, W. Wegscheider, New J. Phys. 13, 113006 (2011); https://doi.org/10.1088/1367-2630/13/11/113006.
  50. B. Brun, F. Martins, S. Faniel, B. Hackens, A. Cavanna, C. Ulysse, A. Ouerghi, U. Gennser, D. Mailly, P. Simon, S. Huant, V. Bayot, M. Sanquer, and H. Sellier, Phys. Rev. Lett. 116, 136801 (2016); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.136801.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024