Исследование спин-орбитального взаимодействия в гетеропереходах Zno/MgxZ>n1−xO посредством спектроскопии спинового резонанса

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Было проведено подробное исследование спин-орбитального взаимодействия в серии содержащих двумерную электронную систему гетеропереходов ZnO/MgxZn1-xO со структурой вюрцита. Константы спин-орбитального взаимодействия определялись из анализа обусловленной спин-орбитальным взаимодействием модификации одночастичного g-фактора в режиме квантового эффекта Холла. Величина g-фактора при этом с высокой точностью измерялась посредством методики электронного спинового резонанса в широких диапазонах магнитных полей и частот электромагнитного излучения. Константы спин-орбитального взаимодействия были определены для серии образцов с различной концентрацией Mg, что позволило получить зависимость константы спин-орбитального взаимодействия от двумернойплотности электронов n. Измеренная величина константы лежала в диапазоне 0.5 - 0.8 meV×˚A и до-= 0.5 мэВ ˚ ˚× A и γ = 0.12 эВ ×статочно слабо зависела от n. Аппроксимация экспериментальных данных позволила определить коэффициенты α 03A , задающие линейный и кубический по волновому вектору вклады в спин-орбитальное взаимодействие, соответственно. Эти значения были соотнесены с результатами, полученными другими научными группами.

Об авторах

А. Р Хисамеева

Институт физики твердого тела РАН

Email: akhisameeva@issp.ac.ru

А. В Щепетильников

Институт физики твердого тела РАН

Email: akhisameeva@issp.ac.ru

А. А Дремин

Институт физики твердого тела РАН

Email: akhisameeva@issp.ac.ru

И. В Кукушкин

Институт физики твердого тела РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: akhisameeva@issp.ac.ru

Список литературы

  1. M. Konig, S. Wiedmann, C. Br¨une, A. Roth, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Science 318, 766 (2007).
  2. J. Sinova, S.O. Valenzuela, J. Wunderlich, C.H. Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  3. M. Z. Hasan, and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  4. S. Nadj-Perge, I.K. Drozdov, J. Li, H. Chen, S. Jeon, J. Seo, A.H. MacDonald, B.A. Bernevig, and A. Yazdani, Science 346, 602 (2014).
  5. М.И. Дьяконов, В.И. Перель, ФТТ 13(12), 3581 (1971).
  6. S. Datta and B. Das, Appl. Phys. Lett. 56 665 (1990).
  7. L.C. Lew, Y. Voon, M. Willatzen, M. Cardona, and N.E. Christensen, Phys. Rev. B 53, 10703 (1996).
  8. J.R. de Laeter, J.K. B¨ohlke, P. De Bi'evre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J.R. Rosman, and P.D.P. Taylor, Pure Appl. Chem. 75, 683 (2003).
  9. M. Fanciulli (editor), Electron Spin Resonance and Related Phenomena in Low Dimensional Structures, Springer, Berlin (2009).
  10. U.K. Mishra, P. Parikh, and W. Yi-Feng, Proc. IEEE 90, 1022 (2002).
  11. K. Koike, K. Hama, I. Nakashima, G. Takada, M. Ozaki, K. Ogata, S. Sasa, M. Inoue, and M. Yano, Jpn. J. Appl. Phys. 43 L1372 (2004).
  12. K. Ellmer, J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 3097 (2001).
  13. D.C. Look, Semicond. Sci. Technol. 20, S55 (2005).
  14. V.E. Kozlov, A.B. Van'kov, S. I. Gubarev, I.V. Kukushkin, V.V. Solovyev, J. Falson, D. Maryenko, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, and J.H. Smet, Phys. Rev. B 91, 085304 (2015).
  15. A.V. Shchepetilnikov, Yu.A. Nefyodov, A.A. Dremin, and I.V. Kukushkin, JETP Lett. 107, 770 (2018).
  16. V.V. Solovyev and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. B. 96, 115131 (2017).
  17. A.B. Van'kov, B.D. Kaysin, and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. B. 98, 121412(R) (2018).
  18. А.Б. Ваньков, Б.Д. Кайсин, И.В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 110(4), 268 (2019).
  19. Б.Д. Кайсин, А.Б. Ваньков, И.В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 112(1), 62?67 (2020).
  20. А.Б. Ваньков, И.В. Кукушкин, Письма в ЖЭТФ 113(2), 112 (2021).
  21. A.V. Shchepetilnikov, A.R. Khisameeva, and Y.A. Nefyodov, JETP Lett. 113, 657 (2021).
  22. J. Falson, I. Sodemann, B. Skinner, D. Tabrea, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, K. von Klitzing, and J.H. Smet, Nat. Mater. 21, 311 (2022).
  23. W.T. Wang, C. Wu, S. Tsay, M. Gau, I. Lo, H. Kao, D. Jang, and J.-C. Chiang, Appl. Phys. Lett. 91, 082110 (2007).
  24. J. Fu and M. Wu, J. Appl. Phys. 104, 093712 (2008).
  25. J. Fu, P.H. Penteado, D.R. Candido, G. J. Ferreira, D.P. Pires, E. Bernardes, and J.C. Egues, Phys. Rev. B 101, 134416 (2020).
  26. D. Maryenko, M. Kawamura, A. Ernst, V.K. Dugaev, E.Ya. Sherman, M. Kriener, M. S. Bahramy, Y. Kozuka, and M. Kawasaki, Nat. Commun. 12(1), 3180 (2021).
  27. T. Schaepers, N. Thillosen, S. Cabanas, N. Kaluza, V.A. Guzenko, and H. Hardtdegen, Phys. Status Solidi (c) 3, 4247 (2006).
  28. S. Brosig, K. Ensslin, R. J. Warburton, C. Nguyen, B. Brar, M. Thomas, and H. Kroemer, Phys. Rev. B 60, R13989(R) (1999).
  29. Y. J. Chung, K.W. Baldwin, K.W. West, N. Haug, J. van de Wetering, M. Shayegan, and L.N. Pfeiffer, Nano Lett. 19, 1908 (2019).
  30. G.-H. Chen and M.E. Raikh, Phys. Rev. B 60, 4826 (1999).
  31. A.V. Shchepetilnikov, A.R. Khisameeva, A.A. Dremin, and I.V. Kukushkin, JETP Lett. 115, 548 (2022).
  32. Y. Kozuka, S. Teraoka, J. Falson, A. Oiwa, A. Tsukazaki, S. Tarucha, and M. Kawasaki, Phys. Rev. B 87, 205411 (2013).
  33. T. Andrearczyk, J. Jaroszy'nski, G. Grabecki, T. Dietl, T. Fukumura, and M. Kawasaki, Phys. Rev. B 72, 121309(R) (2005).
  34. J. Betancourt, J. J. Saavedra-Arias, J.D. Burton, Y. Ishikawa, E.Y. Tsymbal, and J. P. Velev, Phys. Rev. B 88, 085418 (2013).
  35. V.V. Solovyev, A.B. Van'kov, I.V. Kukushkin, J. Falson, D. Zhang, D. Maryenko, Y. Kozuka, A. Tsukazaki, J.H. Smet, and M. Kawasaki, Appl. Phys. Lett. 106, 082102 (2015).
  36. J. Falson and M. Kawasaki, Rep. Prog. Phys. 81, 056501 (2018).
  37. Y. Kozuka, A. Tsukazaki, and M. Kawasaki, Appl. Phys. Rev. 1, 011303 (2014).
  38. D. Stein, K. von Klitzing, and G. Weimann, Phys. Rev. Lett. 51, 130 (1983).
  39. A.V. Shchepetilnikov, D.D. Frolov, Y.A. Nefyodov, I.V. Kukushkin, L. Tiemann, C. Reichl, W. Dietsche, and W. Wegscheider, JETP Lett. 108, 481 (2018).
  40. A.V. Shchepetilnikov, D.D. Frolov, V.V. Solovyev, Y.A. Nefyodov, A. Großer, T. Mikolajick, S. Schmult, and I.V. Kukushkin, Appl. Phys. Lett. 113, 052102 (2018).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023