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1 Engenharia de Transtorno em MBE desenvolvido Ultra-High Mobility 2D Sistema Eletrônico Vladimir Umansky Centro de Braun para Investigação Submicronica Instituto Weizmann. Apresentação sobre o tema: 1 Engenharia de transtorno em MBE desenvolvido Ultra-High Mobility Sistema eletrônico 2D Vladimir Umansky Centro Braun para Pesquisa Submicronica Instituto Weizmann. Transcrição de apresentação: 1 1 Engenharia de transtorno em MBE desenvolvido Ultra-High Mobility Sistema eletrônico 2D Vladimir Umansky Centro Braun para Pesquisa Submicronica Instituto Weizmann de Ciência, Rehovot, Israel Colaboradores: grupo Moty Heiblum (Centro Braun para Submicron Research) Grupo Jurgen Smet (Max - Planck-Institut fr Festkrperforschung, Stuttgart) 2 2 Prefácio: 2DEG e Física Mesoscópica Mobilidade: 4 4 Perspectiva 2D Electron Gas - noções básicas DX centros por que temos a sorte de tê-los Como observar 52 quasipartículas. Novas ideias para engenharia de gap de banda Ultra High Mobility. É o suficiente. Como controlar o transtorno. Conclusões 5 5 2DEG em AlGaAsGaAs 2DEG em AlGaAsGaAs-criptografia Impurezas de fundo Impurezas Ionizadas Remotas Iluminação 2DEG EcEc EFEF E0E0 Espaciador (d) AlGaAs (x 6 6 centros DX Centro DX doador superficial A estrutura padrão 2DEG: GaAs puro 2DEG 30-40 AlGaAs spacer Delta Ou doping uniforme Gates No escuro: Prós: carga congelada (no escuro) permite gating Contras: baixa eficiência de doping (na escuridão) alta distribuição de RI Após a iluminação no escuro: Prós: quase a dupla densidade após a iluminação alta mobilidade. Contras: 7 7 Aplicações Gateable 2DEG: QDs, QPC, Spin-pump, Ruído de tiro quântico, etc. Estruturas profundas Medições após iluminação 52 Estruturas rasas Medidas no escuro 8 8 52 no padrão 2DEG Padrão Al 0.36 Ga 0.64 AsGaAs 2DEG Mobilidade : 14 10 6 cm 2 Vs Densidade: 2,2 10 11 cm -3 Medições: Após a iluminação Dados de 9 9 Como alcançar Mobilidade Ultra Alta () densidade de impurezas de fundo 110 14 cm -3 limita a mobilidade por 12 10 6 cm 2 Vsec MBE design do sistema matérias-primas (i. e. Gálio (7N) 2510 15 cm -3) () Condições de crescimento óptimas (taxa, temperatura, relação IIIV, etc.) Óptimo design de estrutura de 2GG Design de sequência de crescimento óptimo Antecedentes Impureza de dispersão 10 10 Dupla Especialidade em doping lateral: dispersão de interface em QW Interface inversa Para A mesma largura do espaçador: EFEF E0E0 2DEG Profundidade total (D) W dd nsns Usado primeiro por L. Pfeiffer para produzir amostras com 30 10 6 cm 2 Vsec 30 10 6 cm 2 Vsec. 11 11 Dopagem em curto período Super-Lattice X 6ML AlAs 9ML GaAs 250 meV Maior eficiência de transferência Maior mobilidade devido a uma melhor triagem por elétrons X Nenhuma condutância paralela devido a 12 12 Resultados na Unidade de Mobilidade Eletrônica Dopagem em Al 0.35 Ga 0.65 Como 2DEG EFEF ee 2DEG em QW SPSL - doping EFEF 14 14 BG dispersão vs RI espalhamento uniforme Doping SPSL - Doping 2DEG EFEF EFEF EFEF BG mobilidade limitada 16 10 6 cm 2 Vs Espaciador 80 nm Para espaçador 80 nm contribuição da dispersão RI 80 nm contribuição da dispersão RI 80 Nm contribuição da dispersão de RI 15 15 Mobilidade, Desordem FQHE Em alta mobilidade 2DEG o principal mecanismo de dispersão BG dispersão de impurezas BG 10 13 cm -3 em 30 nm QW distância média 2 m RI desordem potencial característica comprimento espaçador 16 16 Como controlar o distúrbio RI Introduzir correlações espaciais entre dadores ionizados. Sobre o doping: Temperatura de congelamento: (Efros AL 1988) 17 17 Sobredeclaração FQHE Preocupação: O excesso de doping leva à condutância paralela Doping mínimo 210 11 cm -2 Distância média entre doadores 200 Bohr Radius para X-electron 2030 over - Doping de 20 20 Não há nada como um almoço gratuito 2 2,3 2,5 Dobro dopado 2DEG n 21 21 Transição de fase na (s) camada (s) do doador 23 23 Sistema 2D ideal para dispositivo mesoscópico Pureza ultra alta 2DEG Sistema de elétrons bidimensional com correlação espacial No entanto, Congelado a baixa T 24 24 Engenharia de Transtorno: Esquemas de Doping DX doador superficial Centro DX Usando outro SPSL AlAs-GaAs para doping Usando múltiplas camadas de doping em SPSL Usando Centros DX rasos em AlGaAs 25 25 Conclusões A alta mobilidade (baixa taxa de dispersão total) é apenas uma Pré-condição para obter sistemas 2D desordenados muito baixos. FQHE é regida pela desordem induzida por RI. As correlações espaciais dos dadores ionizados remotos são necessárias para obter 52 Excitões líquidos FQHEExciton perfeitos, estados ligados de elétrons e furos (estados desocupados por elétrons), podem ser encontrados em semicondutores e há muito tempo prevêem formar fases correlacionadas Em densidades suficientemente grandes e baixas temperaturas. Stern et al. (P. 55) estudaram o comportamento de excitons espacialmente indirectos, que consistem em elétrons e furos que residem em poços quânticos espacialmente separados, mas acoplados. As excitons foram criadas através de uma combinação de fotoexcitação e gating elétrico. Com potência de laser suficientemente alta e temperaturas suficientemente baixas, uma nova fase com assinatura de fotoluminescência distinta apareceu com um comportamento consistente com o de um líquido clássico de excitons. Excitons em semicondutores podem formar fases correlacionadas a baixas temperaturas. Relatamos a observação de um líquido exciton em poços quânticos com arsenidio de alumínio e arsenidais de gálio arsenidecoupleados. Acima de uma densidade crítica e abaixo de uma temperatura crítica, os elétrons e furos fotogenerados se separam em duas fases: um plasma de elétron e um líquido de excitão, com um limite nítido e claro entre eles. As duas fases são caracterizadas por espectros de fotoluminescência distintos e por diferentes condutâncias elétricas. A fase líquida é formada pela interação repulsiva entre os excitons dipolares e exibe uma ordem de curto alcance, que se manifesta na forma da linha de fotoluminescência.