Д.А. Козлов, З.Д. Квон, Е.Б. Ольшанецкий, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий

Экспериментально изучены магнитотранспортные свойства трехмерного топологического изолятора (ТИ) на основе напряженного HgTe с рекордно высокой подвижностью (до 5·10⁵ см²/Вс). Благодаря такой подвижности получена информацию о зонной структуре указанного ТИ и определена объемная щель, величина которой хорошо согласуется с результатами теоретического расчета. Создана полевая транзисторная структура, основным элементом которой является описываемый ТИ. Ее использование позволило реализовать переход объемная валентная зона-поверхностная дираковская зона - объемная зона проводимости простым изменением затворного напряжения.

Рис.: слева: а) экспериментальные структуры и зависимость подвижности от затворного напряжения; б) а) зависимости диссипативной (ρ_хх) и б) холловской (ρ_хy) компонент сопротивления от затворного напряжения; справа: а) ρ_хх (V_g) при различных температурах и б) в разных магнитных полях.

В.А. Гайслер, А.В. Гайслер, А.С. Ярошевич, И.А. Деребезов, М.М. Качанова, Ю.А. Живодков, Т.А. Гаврилова, А.С. Медведев, Л.А. Ненашева, К.В. Грачев, В.К. Сандырев, А.С. Кожухов, В.М. Шаяхметов, А.К. Калагин, А.К. Бакаров, Д.В. Дмитриев, А.И. Торопов, Д.В. Щеглов, А.В. Латышев, А.Л. Асеев

Разработана конструкция полупроводникового брэгговского микрорезонатора для излучателей одиночных фотонов и излучателей фотонных пар на основе InAs квантовых точек. Резонатор состоит из двух полупроводниковых брэгговских зеркал p- и n-типа легирования, AlGaAs апертурного кольца и слоя InAs квантовых точек, расположенного между брэгговскими зеркалами. В сравнении с предыдущими конструкциями микрорезонаторов, содержащих AlO апертуры, данный тип микрорезонатора состоит только из согласованных по параметрам решетки полупроводниковых материалов, что обеспечивает надежную работу при криогенных температурах и устойчивость к термоциклированию. Показано, что AlGaAs кольцо одновременно выполняет функции эффективной оптической и токовой апертуры. Кроме того, это кольцо обеспечивает эффективное селективное позиционирование InAs квантовых точек в пределах своего внутреннего диаметра, размеры которого составляют единицы микрон. Показано, что внешняя квантовая эффективность в микрорезонаторах данного типа может достигать уровня 80 %, в то время как расходимость выходного излучения не превышает числовой апертуры 0.2, что обеспечивает высокую эффективность ввода излучения в стандартное оптическое волокно. Разработаны лабораторные технологические регламенты и изготовлены экспериментальные образцы микорезонаторов.

Рис. 1. Схема полупроводникового брэгговского микрорезонатора с селективно позиционированными InAs квантовыми точками.	Рис. 2. Изображение излучателя, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (a,б), кристаллографические грани апертурной области (в).

Д.А. Козлов, З.Д. Квон, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий

Впервые наблюдался режим квантового эффекта Холла (КЭХ) при азотных температурах для двумерных электронных систем на основе полупроводников. Подобное стало возможным благодаря реализации системы бесщелевых дираковских фермионов в HgTe квантовых ямах c критической толщиной (6.3 – 6.6) нм, соответствующей переходу от прямого к инвертированному энергетическому спектру. Благодаря линейному энергетическому спектру указанной системы в ней реализуется ситуация, когда щель между основным и первым уровнем Ландау достигает сотен мэВ в магнитных полях выше 10 Т. Работа открывает перспективу реализации КЭХ при комнатной температуре.

Рис. Зависимости диссипативной (ρ_хх) и холловской (ρ_хy) компонент тензора сопротивления двумерных дираковских электронов от магнитного поля при температуре 80 К для концентраций N_s = 7.2·10¹¹ см^-2 (а) и 1.37·10¹² см^-2(б).

С.В. Постолова, А.Ю. Миронов, Т.И. Батурина

Проведено экспериментальное исследование линейной и нелинейной проводимости плёнок нитрида титана толщиной ≤ 10 нм в области сверхпроводящих переходов. Показано, что при температурах выше критической температуры сверхпроводящего перехода, T_c, учёт всех квантовых вкладов в проводимость позволяет полностью описать температурную зависимость проводимости. Продемонстрировано, что при температурах ниже T_c линейная проводимость обусловлена наличием в системе подвижных вихрей и антивихрей. Установлено, что T_c, в то же время ограничивает снизу температурную область, в которой поведение нелинейной проводимости полностью согласуется с уравнением теплового баланса. На основании этого наблюдения предложен независимый способ определения T_c из анализа вольтамперных зависимостей. Определено значение константы электрон-фононного взаимодействия для нитрида титана. Установлено, что при температурах ниже T_c и при значениях тока ниже критического вид вольтамперных зависимостей становится степенным. Представлены два способа определения температуры перехода Березинского-Костерлица-Таулесса (T_BKT): 1) из анализа линейной проводимости, 2) степенного поведения вольтамперных зависимостей при малых напряжениях. Показано, что оба способа дают практически совпадающие значения T_BKT.

Рис. (a) Температурные зависимости сопротивления "на квадрат" плёнок TiN, обозначенных как D03, D04, D06 в логарифмическом масштабе по сопротивлению от приведенной температуры. Сплошные линии - результат расчёта с учётом всех квантовых вкладов в проводимость. Пунктирные линии соответствуют выражению, описывающему сопротивление, обусловленное движением свободных вихрей. (б) Экспериментальные вольт-амперные зависимости образцов в двойном логарифмическом масштабе (символы). Показаны данные, измеренные при увеличении тока от 0. Сплошными линиями приведены вольтамперные зависимости, посчитанные на основе уравнения теплового баланса. Штриховые линии соответствуют функциям V ∝ I^α(T) со значением α = 3, пунктирные линии - α = 1. На вставке закрашенными символами приведены температурные зависимости показателя степени α(T), где значение α определялось по наклону вольтамперные зависимости при малых напряжениях. Пустыми символами приведена зависимость α (T), где значение α определялось по наклону вольтамперные зависимости при относительно высоких напряжениях (эта область показана серым прямоугольником).