Эффекты локализации и интерференции в низкоразмерных системах на основе кремния и арсенида галлия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Р Г Б ОД ^

к 11 к 9 4йас российская академия наук - о МАг 1395 сибирское отделение

институт физики полупроводников

■ ' ----- (•, - '-с

■ ■•' •*■■■* - " ■ На правах рукописи

УДК 621.315.592

Олызанецкий Евгекий Борисович

эффекты локализации и интерференции в низкоразмершх системах на основе кремния и арсенида галлия

(OI.Q4.IO - физика полупроводников и диэлектриков)

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Новосибирск - 1995

Работа выполнена в Институте физики полупроводников Сибирского отделения Российской Академии Наук

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Квон З.Д.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Чаплик A.B.

кандидат физико-математических наук Романенко А.И.

Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники

РАН, Москва

•Защита диссертации состоится " 14 " марта 1995 г. в 15 часов на заседании специализированного совета К 003.05.01 по присуждению ученой степени кандидата наук при Институте физики полупроводников Сибирского отделения РАН ( 630090, Новосибирск 90, цр. ак. Лаврентьева, 13 )

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Института физики полупроводников СО РАН

Автореферат диссертации разослан "_! Фе& - 1995 г.

- €

Ученый секретарь Специализированного совета доктор

физико-математических наук / ч^, A.B. Двуреченский

общая характеристика работы

Актуальность темы.. Развитие электроники в последние десятилетия во многом определяется возможностями, которые открываются благодаря уменьшению размеров основных базовых элементов электронных схем. К настоящему времени миниатюризация достигла такой степени, что для описания работы приборов все чаще приходится привлекать качественно новые понятия. Действительно, современный уровень технологии допускает создание структур, размеры которых сравнимы с длиной свободного пробега, длиной фазовой когерентности или длиной волны электрона. В некоторых, специально разработанных устройствах, отдельный электрон может представлять собой единичный бит передаваемого потока информации. Правильное описание процессов, происходящих в таких и подобных структурах ухе невозможно в рамках квазиклассических теорий, - которые с успехом применялись до сих пор, поскольку поведение электрона становится существенно квантовым. Часто, при этом, выявляются пределы развития твердотельной электроники, которые определяются уже не теми или иными технологическими возможностями, а фундаментальными законами природы. Вместе с тем, изучение физики микроструктур приводит иногда к открытию принципиально новых свойств, которые не только преспективны с точки зрения их практического применения, но и представляют значительный научный интерес. В последние годы был обнаружен ряд интереснейших эффектов, порой весьма неожиданных, так или иначе связанных с квантовой природой электронного транспорта. Среди наиболее известных главное место занимают явления, в основе которых лежит электронная интерференция -это эффекты локализации, мезоскопика, эффект Ааронова-Вома.

Первой яркой демонстрацией роли интерференции в процессах электронного транспорте в твердых телах стало решение задачи о движении электрона в присутствии беспорядка. Все реальные системы в той или иной степени содержат элемент беспрядка - от относительно небольшого чксла примесей и несовершенств в слабо неупорядоченных кристаллических структурах до сильного беспорядка в сплавах и стеклах. Долгое время для изучения процессов в системах со слабым беспоряд-

ком использовался традиционный подход, основанный на рассмотрении некогерентного рассеяния блоховских волн. В рамках этого подхода проводимость металлического образца с уменьшением температуры стремится к некоторой константе - так называемой остаточной проводимости, связанной с рассеянием электронов на примесях и несовершенствах. С повышением температуры проводимость уменьшается в связи с появлением дополнительных механизмов рассеяния. Этот подход не давал заметных расхождений с экспериментом при достаточно высоких температурах, но в низкотемпературных экспериментах наблюдалось полное несоответствие наблюдаемого поведения с тем, что следовало ожидать из теории Больцмана. В 1958 году Андерсон [I] опубликовал работу, в которой он попытался дать последовательное квантовомеханическое решение задачи о движении электрона в твердом теле в присутствии беспорядка. Оказалось, что окончательный результат сильно зависит от степени беспорядка и эффективной размерности ' системы. Гак, если беспорядок в трехмерной системе превосходит некоторую критическую величину, то электронные состояния оказываются локализованными, - при нулевой температуре проводимость образца экспоненциально падает с увеличением его размеров. Если же беспорядок меньше критического, то состояния делокализованы, и проводимость в пределе бесконечного образца является константой. В одномерной системе состояния оказываются локализованными при сколь угодно слабом беспорядке. Вопрос о том, что происходит в двумерной системе долгое время оставался открытым. Известно, что даже в пределе слабого беспорядка проводимость двумерной системы в результате электронной интерференции логарифмически падает с увеличением размеров образца. Однако было неясно перейдет ли эта логарифмическая зависимость в экспоненциальную, характерную для систем с локализованными состояниями. В 1979 году была выдвинута гипотеза однопараметрического скейлинга 12), согласно которой, как и в одномерном случае, состяния двумерной системы являются локализованными при любом беспорядке. Это утверзде-ние, однако, не может считаться достаточно точно установленным, поскольку гипотеза скейлинга все еще окончательно не подтверждена.

В экспериментах по изучению транспортных свойств образцов малых размеров при низких температурах было обнаружено, что их сопротивление флуктуирует при изменении внешнего магнитного поля, причем полученная для каждого образца зависимость является строго индивидуальной и воспроизводится от измерения к измерению. Выяснилось также, что аналогичные флуктуации сопротивления могут наблюдаются при изменении энергии Ферми или конфигурации рассеивающего потенциала. Таким образом было установлено, что проводимость металлической системы не является величиной самоусредлящейся. При нулевой температуре сопротивление сколь угодно большого образца будет флуктуировать при изменении конфигурации рассеивающего потенциала или при изменении внешнего магнитного поля с универсальной среднеквадратичной амплитудой <мег/1г. Эти флуктуации, получившие название мезоскопических, являются результатом интерференции волновой функции и непосредственно связаны с конкретным расположением примесей в данном образце. При этом кондактанс черезвычайно чувствителен к положению отдельных рассеивателей, - независимо от их числа, перемещение одного из них на расстояние большее длины волны электрона, должно, согласно теории, приводить к изменению кондактанса на величину *ег/Ъ..

В многосвязных проводниках, имеющих, например, вид кольца, кроме случайных мезоскопических флуктуацкй описанных выше, можно наблюдать периодические по магнитному полю осцилляции кондактанса - осцилляции Ааронова-Бома. Эти осцилляции имеют ту же природу, что и мэзоскопические флуктуации и возникают в результате того, что векторный потенциал 2 магнитного поля сдвигает фазу ф волновой функции на величину д<р=е/]1-/1'С[з, где ей- элемент пути на траектории электрона. Периодичность этих осцилляций является следствием того, что в многосвязных проводниках имеется выделенный контур, в результате чего часть электронных траекторий в магнитном поле приобретает относительно другой части траекторий некоторый сдвиг фазы. Дальнейшее изучение этого эффекта происходит в основном в двух направлениях. С одной стороны ведутся интенсивные исследования этих осцилляций в баллистическом одномодовом режиме [3], поскольку имеются предсказания тео-

рш [4] о том, что в этом случав возможно наблюдение стопроцентной модуляции кондактанса кольца. С другой стороны, эффект Ааронова-Бома изучается в режиме квантового эффекта Холла, когда интерференция возмоша при наличии туннельной связи между краевыми состояниями, осуществляющими перенос тока в этих условиях. Эффект Ааронова-Бома в этом случае возможен даже в односвязных проводниках 15).

.Перечисление выше явления составляют основу современной физики низкоразмерных систем. В результате интенсивных исследований в этой области к настоящему времени накоплен богатый теоретический и экспериментальный материал. Тем не менее, она продолжает развиваться, поскольку существует целый ряд интересных и новых особенностей квантового транспорта, либо предсказанных теоретически, либо обнаруженных экспериментально.

Целью данной диссертационной работы является экспериментальное исследование ряда вопросов относящихся к таким явлениям квантового транспорта, как локализация, мезоскопи-ка, эффект Ааронова-Бома. Диссертация включает в себя следующие три основные задачи:

1.Исследование вопроса о возможности однопараметричес-кого описания перехода металл -диэлектрик в системе с сильным спин-орбитальным взаимодействием, каковой является система двумерных дырок у поверхности кремния.

2.Изучение мезоскопических эффектов в микромостиках на основе е-слоев ОаАэ, включая влияние перезарядки или перемещения отдельных примесей на универсальные флуктуации кондактанса.

3.Исследование поведения осцилляции Ааронова-Бома в квазибаллистическом электронном интерферометре в широком диапазоне магнитных полей.

Научная новизна работы

В работе была доказана возможность однопараметрического описания перехода металл-диэлектрик ,в .системе с сильным спин-орбитальным взаимодействием, каковой является система двумерных дырок у поверхности кремния в кремниевых ЫДП-транзисторах. Возможность такого описания подтверждает, предсказанный для подобных систем [63, универсальный харак-

тер поправок к проводимости от электрон-электронного взаимодействия и является серьезным аргументом в пользу справедливости гипотезы однопараметрического скейлинга.

Проведенное в настоящей работе наблюдение изменения магнетополевой зависимости кондактанса мезоскопического образца, вызванного изменением зарядового состояния отдельного рассеивающего центра, является первым наблюдением такого рода. На основании полученных зависимостей, а также среднего значения амплитуды наблюдавшихся спонтанных переключений сопротивления, осуществлена прямая проверка теоретически предсказанной- универсальности мезоскопических флуктуаций. Исследован вопрос о том, состояние какой части от полного числа примесей необходимо изменить для того, чтобы полностью изменилась картина мезоскопических флуктуаций в образце.

В работе было исследовано поведение квазибаллистического квантового интерферометра в широком диапазоне магнитных полей. В области слабых- полей впервые обнаружены биения осцилляций Ааронова-Бома, вызванные конечной шириной проводящих каналов интерферометра. Из периода этих биений сделана оценка эффективной ширины каналов. Показано, что в исследуемом интерферометре реализуется одномодовый режим. В квантующих магнитных полях наблюдались осцилляции магнетосопротив-ления, возникающие в результате интерференции электронов на туннельно связанных краевых токовых состояниях.

На защиту выносятся:

I.Экспериментальное доказательство возможности однопа-раметрического описания перехода металл- диэлектрик в системе с сильным спин-орбитальным взаимодействием.

2.Результаты исследования универсальных флуктуаций кондактанса в микроструктурах, изготовленных на основе С-легированных слоев ОаАз. Показано, что среднеквадратичная амплитуда этих флуктуаций и ее температурная зависимость в целом удовлетворительно описываются теорией [71.

3.Экспериментальное обнаружение и исследование спонтанных одночастичных переключений сопротивления в мезоскопических образцах на основе С- легированных слоев СаАз. Получены магнетополевые зависимости сопротивления для двух различных конфигураций рассеивающего потенциала в мезоскопическом

оОразце, отличающихся состоянием одного рассеивателя. На основании этих зависимостей проведена проверка предсказаний теории [8,91 относительно чувствительности кондактанса мезо-скопического образца к состояние или положению отдельного рассеивателя.

4.Результаты наблюдений особенностей поведения квази-Саллистического электронного интерферометра в широком диапазоне магнитных полей. В слабых магнитных полях наблюдались биения осцилляций Ааронова-Бома, вызванные конечной шириной проводящих каналов. В магнитных полях, соответствующих квантовому эффекту Холла, обнаружены осцилляции манетосопротив-ления, которые объясняются двумя различными механизмами: интерференцией на туннельно- связанных краевых токовых состояниях и резонансным туннелированием через краевое состояние замкнутое вдоль внутренней окружности интерферометра.

Практическая ценность работы.

Результаты, изложенные выше, представляют в основном научный интерес. Тем не менее, некоторые из них могут иметь и практическое значение. Так, продемонстрированная возможность наблюдать за изменением состояния отделного рассеивающего центра в образе, насчитывающем значительное число таких центров, в перспективе может стать одним из инструментов исследования■микроскопических процессов в макроструктурах при низких температурах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах Отдела физики поверхности ИФП СО РАН, на конурсах научных работ ИФП, на Iой российской конференции по физике полупроводников, Нижний Новгород, 1993, на 40М международном симпозиуме "Frontiers in high magnetic fields", Токио, 1993.

Публикации. По результатам диссертации в печати опубликовано 6 работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Объем диссертации составляет 130 машинописных страниц и включает 27 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 76 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность изучения квантовых явлений электронного транспорта в твердотельных микроструктурах, сформулированы основные задачи работы и защищаемые положения, дана краткая аннотация диссертационной работы.

Первая глава является обзорной. В параграфах этой главы изложены основные, известные к настоящему времени факты, касающиеся трех наиболее важных явлений электронного транспорта, в которых интерференция играет ключевую роль, это-электронная локализация в системах с беспорядком, флуктуанионные явления в мезоскопических проводниках и эффект Аароно-ва-Бома.

В первом параграфе после краткого введения в проблему локализации в целом особое внимание уделяется теории однопа-раметрического скейлинга [21 - универсального метода описания локализации в образцах либой природы и размерности. Все вещества по типу их проводимости можно отнести к двум основным категориям - металлам и диэлектрикам. Вопрос о том, к какой категории относится конкретный материал в теории локализации решается на основании того, как при нулевой температуре ведет себя кондактанс образца, выполненного из этого материала, в пределе бесконечного увеличения его размеров. Если кондактанс стремится к некоторой конечной величине, то данный материал является металлом, если к нулю, то - диэлектриком. Теория скейлинга основывается на одном важном предположении: единственным параметром, описывающим изменение кондзктанса образца при увеличении его размеров является величина самого кондактанса, независимо от природы вещества, степени беспорядка и т.д. В результате оказывается возможным дать совершенно общее описание всей проблемы локализации и получить ряд важных выводов, в частности, о локализации электронных состояний в двумерных системах, независимо от степени беспорядка. Справедливость теории скейлинга является, однако, еще недостаточно хорошо установленной. Сомнения вызывает, также, применимость этой теории к реальным системам, поскольку она исходит из модели невзаимодействующих электронов, движущихся в кулоновском поле случайно располо-

женных примесей. Теоретическое изучение этого вопроса показало, что в ряде случаев описание в рамках однопараметричес-кого скейлинга оказывается возможным. Примером является система, в которой в дополнение к электрон- электронному взаимодействию имеется сильное спин- орбитальное рассеяние [6].

Во втором параграфе изложены основные выводы теории флуктуационных явлений в мезоскопических системах. При нулевой температуре кондактанс любого образца с металлической проводимостью флуктуирует при изменении величины внешнего магнитного поля, энергии Ферми или конфигурации случайного потенциала с универсальной среднеквадратичной амплитудой флуктуаций *»ег/1к Эти флуктуации, получившие название универсальные флуктуации кондактанса, имеют квантовую природу и возникают в следствие изменения условий интерференции волновой функции электрона в образце при изменении любого из перечисленных выше факторов. Важным является вопрос о чувствительности кондактанса мезоскопического образца к положению или зарядовому состоянию единичного рассеивающего центра в образце. В работах [8,9] показано, что изменение величины кондактанса мезоскопического образца при перемещении рассеивающего центра может в некоторых случаях быть таким же, как и при полном изменении конфигурации случайного потенциала в образце.

Третий параграф посвящен описанию эффекта Ааронова-Бома. Подробно рассматриваются особенности этого эффекта в твердотельных интерферометрах как в области слабых магнитных полей, где магнитное поле существенно не влияет на движение электрона в интерферометре, так и в области сильных полей, где природа электронного транспорта качественно изменяется и наблюдение эффекта возможно только при наличии связи между краевыми токовыми состояниями, переносящими ток в образце.

В заключительной части первой главы сформулированы основные задачи диссертации.

Во второй главе описываются образцы, на которых проводились исследования. Кратко описана технология изготовления микроструктур. Рассмотрены методические стороны проведения транспортных измерений при низких температурах.

Экспериментальные образцы представляли собой МОП-транзисторы у поверхности кремния с дырочными инверсионными каналами, микромостики на основе б- легированных слоев GaAs и интерферометры на основе гетероперехода AlGaAs/GaAs, выполненные в виде кольца. Технология изготовления включала в себя оптическую и электронную литографию и ионное травление.

Все исследованные МОП- транзисторы изготавливались по стандартной планарной технологии и имели одинаковую топологию. Каналы транзисторов были прямоугольной формы с размерами 1200х400мкм. Расстояние между потенциометрическими контактами - 400мкм. Были исследованы транзисторы с двумя различными ориентациями поверхности - (III) и (100). Толщина

слоя окисла SiO I200A. Максимальные величины подвижности г

двумерных дырок при температуре жидкого гелия (I-I.5)'103см2/В'Сек.

Слои б- легированного GaAs выращивались методом молеку-лярно- лучевой эпитаксш. Подвижность электронов в б- легированных слоях составляла при гелиевых температурах (2-4.5)'103смг/В'сек, концентрация носителей

(3.5-11)'1012см"г. Образцы изготавливались из б- легированных слоев двумя способами - с помощью оптической и электронной литографии. Образцы, изготовленные методом оптической литографии, имели более крупные размеры (длина Ь=(2-3.5)мкм; ширина W=(0.2-0.4)mkm) и по четыре контакта - два токовых и два потенциометрических. Образцы, изготовленные методом электронной литографии, имели меньшие размеры (IMmkm; W= (0.1-0.15)мкм) и только два токовых контакта.

Кольцевые интерферометры на основе гетероперехода -AlGaAs/GaAs изготавливались с использованием техники электронной литографии и технологии реактивного ионного травления. Исходные гетеропереходы были получены методом молеку-лярно- лучевой эпитаксии. Параметры 2D- электронного газа при 4.2К были следующими: концентрация электронов (7-9)'I011см_г, подвижность «Ю5смг/В'сек. Структуры изготавливались с помощью электронной литографии. Литографические размеры кольца: радиус «ЗЗОнм, ширина кольца >«200нм. Эффективная ширина проводящих каналов интерферометра, полученная из эксперимента, «17нм.

В эксперименте измерялось сопротивление исследуемых структур в зависимсти от магнитного поля, температуры или времени. В ряде случаев имелась возможность направлять' на образец оптическое излучение калиброванной интенсивности. Измерения проводились в основном в гелиевых криостатах в диапазоне температур 1.3-4.2К и магнитных шлей 0-9Т. В эксперименте по исследованию осцилляций Ааронова-Бома в электронном интерферометре использовался оксфордский рефри-жиратор растворения с базовой температурой образца «20мК. Сопротивление образца измерялось на переменном сигнале либо в стандартной схеме источника тока, либо при помощи специального активного моста. В любом случае для предупреждения разогревных эффектов падение напряжения на образаподдерживалось достаточно низким, чтобы выполнялось условие У^кТ/е.

В третьей главе после краткого описания, предложенной в [10] методики экспериментальной проверки гипотезы однопара-метрического скейлинга, приводятся результаты ее применения в случае двумерного дырочного газа в кремниевых МДП транзисторах с различной ориентацией поверхности. Показано, что зависимость проводимости от концентрации носителей и температуры в данной системе может быть описана в рамках однопа-раметрического скейлинга. Проведено сравнение полученной экспериментальной функции р (&) с аналогичными зависимостями, наблюдавшимися на других системах, а также с функциями р(з), полученными путем численных и аналитических расчетов. Наблюдение на исследованных объектах однопараметрических зависимостей р качественно согласуется с предсказаниями [6] универсальности квантовых поправок, связанных с электрон- электронным взаимодействием при наличие спин- орбитальной связи и позволяет связать отрицательные результаты работы [Ю] с проявлением неуниверсальности этих поправок в системе со слабым спин- орбитальным рассеянием, каковой являются электронные каналы на кремнии. Тем самым снимается противоречие мевду результатами теории скейлинга и экспериимментом.

Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию флуктуационных свойств мезоскопических структур, изготовленных на основе б- легированных слоев ваАз. Описаны свойства образцов,отличающихся как размерами, так и значе-

ниями основных параметров исходных б- слоев. В поведении образцов, имеющих наименьше размеры , обнаружена уникальная особенность,- их сопротивление испытывает спонтанные переключения, случайные по величине и по знаку. Это свойство используется для экспериментального исследования вопроса о чувствительности мезоскопического образца к состоянию или положению отдельного рассеивателя. Получены магнетополевые зависимости сопротивления для двух состояний одного и того же образца, отличающихся зарядовым состоянием единичного рассеивающего центра. Удовлетворительные результаты сравнения среднеквадратичной амплитуда флуктуаций кривой, которая есть разность этих двух магнетополевых зависимостей сопротивления, со средней амплитудой спонтанных переключений сопротивления свидетельствует в пользу гипотезы эргодичности - одного из основных утверждений теории мезоскопики.

Был также исследован вопрос о том, какая часть от общего числа примесей в образце должна изменить свое зарядовое состояние, чтобы магнетополевая зависимость сопротивления данного образца была полностью модифицирована. Для этого рассмотрено влияние на мезоскопические флуктуации кондактан-са контролируемого изменения конфигурации случайного потенциала в образце, вызываемого направленным на образец оптическим излучением. Показано, что магнетополевые зависимости сопротивления одного и того же образца становятся полностью различными при перезарядке ~0.1% примесей в образце.

В пятой главе подробно рассматривается поведение квазибаллистического электронного интерферометра в широком диапазоне магнитных полей,- от классических полей, в которых магнитная длина превышает ширину проводящих каналов, и наблюдаются обычные осцилляции Ааронова-Бома, обусловленные прямой интерференцией, до полей, соответствующих режиму квантового -эффекта Холла, где появление осцилляций Ааронова-Бома возможно только при наличии туннельной связи между краевыми токовыми состояниями.

В области классических магнитных полей обнаружены биения осцилляций Ааронова-Бома основной частоты с периодом, превышающим период И/е-осцилляций в 16-20 раз. Предположено, что подобные биения могут быть следствием конечной ширины

канала. Из их периода сделана оценка фактической ширины проводящих каналов. Для исследуемого интерферометра получено И»17нм. Из сравнения этого результата со значением фермиев-ской длины волны \ видно, что в интерферометре реализуется одномодовый режим.

Поведение интерферометра сильно меняется при дальнейшем увеличении магнитного поля, когда магнитная длина становится сравнимой с шириной проводящего канала. В противоположность тому, что наблюдалось до сих пор, в наших интерферометрах были обнаружены осцилляции магнетосопротивления, отличавшиеся большим разнообразием частот и амплитуд. Качественное объяснение происхождения этих осцилляций дано на основе модели туннельно связанных краевых токовых состояний. На одной из исследованных структур, обладавшей более широкими каналами, наблюдались осцилляции магнетосопротивления, обусловленные резонансным туннелированием через токовое состояние, замкнутое вдоль внутренней окружности интреферометра.

В заключении приводятся основные результаты и выводы диссертации, состоящие в следующем:

1). Первой задачей диссертации было исследование с помощью методики, предложенной в [101, возможности однопара-метрического описания перехода металл-диэлектрик в системе с сильным спин-орбитальным взаимодействием на примере двумерного дырочного газа у поверхности кремния. Интерес к этой системе объясняется прежде всего предсказанной в [61 универсальностью поправок от электрон-электронного взаимодействия в системе с сильным спин-орбитальным рассеянием. В результате измерений установлено, что зависимость проводимости от температуры при различных концентрациях носителей в двумерном дырочном газе кремниевых полевых транзисторов действительно может быть описана в рамках однопараметрического скейлинга. Таким образом, результаты нашей работы подтверждают указанные выше предсказания работы [6] и, кроме того, позволяют связать обнаруженную в [10] неуниверсальность функции для двумерных электронов у поверхности кремния с неуниверсальностью электрон- электронного взаимодействия в этом случае.

2). Второй задачей настоящей диссертации было изучение

мезоскопических эффектов в микроструктурах разных типов, изготовленных на основе б-легированных слоев ваАз. Обнаруженные в этих структурах магнетополевые мезоскопические флуктуации кондактанса и их зависимость от температуры в целом хорошо описывются теорией.

В образцах, изготовленных методом электронной литографии и имевших наименьше размеры, нами наблюдались спонтанные дискретные переключения сопротивления вызванные единичными актами перезарядки примесных атомов в б- слое. Это свойство исследуемых образцов позволило с одной стороны исследовать вопрос оО универсальности мезоскопических флук-туаций, а с другой, проверить предсказания теории [8,91 относительно чувствительности кондактанса мезоскопического образца к состоянию или положению отдельного рассеивателя. Полученные результаты подтверждают основные выводы теории [8,9]. Кроме этого, в эксперименте по контролируемому изменению конфигурации рассеивающего потенциала было установлено, что перезарядка «0.1% от общего числа примесей приводит к полному изменению картины мезоскопических флуктуаций в конкретном образце.

3). Третья задача состояла в исследовании свойств ква-зибаллисгнческого электронного интерферометра в широком интервале магнитных шлей.

В слабых полях, где магнитная длина превышает ширину проводящих каналов, были обнаружены осцилляции Ааронова-Бома с преиодом й/е по магнитному потоку через площадь кольца. Их амплитуда при некоторых значениях магнитного поля достигала 35% от значения сопротивления интерферометра в нулевом магнитном поле, что является одним из наиболее высоких результатов, наблюдавшихся на подобных структурах. Из периода биений этих осцилляций была сделана оценка ширины проводящих каналов. Полученное значение Л7нм свидетельствует о том, что в интерферометре реализуется одномодовый режим.

С дальнейшим ростом поля магнитная длина становится меньше ширины проводящих каналов и характер электронного транспорта в интерферометре качественно изменяется. В этих условиях нами были обнаружены осцилляцией Ааронова-Бома, возникающие в результате электронной интерференции на тун-

нэльно связанных краевых токовых состояниях. На интерферометре, имевшем большую ширину проводящих каналов, в режиме квантового эффекта Холла наблюдались осцилляции магнетосо-противления, обусловленные резонансным туннелированием между токонесущими краевыми состояниями и краевым состоянием, замкнутым вокруг внутренней окружности интерферометра.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1). Дорожкин С.И., Квон З.Д., Ольшанецкий Е.Б., Гусев Г.М., Однопараметрический скейлинг и проводимость двумерных систем у поверхности кремния// Письма в ЖЭТФ 1987, т.45, в. 12, с.577-579.

2). Gusev G.M., Kvon Z.D., Lubysïiev D.I., Mlgal V.P., Olshanetsky E.B., Baklanov M.R., Universal conductance fluctuations of ö-doped GaAs structures of small size// Sol.St.Comm. 1989, v.70, XT, p.773-775.

3). Gusev G.M., Kvon Z.D., Olshanetsky E.B., Aliev V.Sh., Kudrlashov V.M., Palessky S.V., Sensitivity oí the universal conductance fluctuations In a GaAs microstructure to the state of a single scatterer// J.Phys.: Condens.Matter. 1989, v.1, p.6507-6511 .

4). Гусев Г.M., Квон 3.Д., Ольшанецкий Е.Б., Универсальные флуктуации кондактанса и перезарядка примесей в микроструктурах на основе GaAs// ЖЭТФ 1992, т.101, в.4, с.1366-1375.

5). Быков A.A., Квон З.Д., Ольшанецкий Е.Б., Литвин Л.В., Настаушев Ю.В., Мансуров В.Г., Мигаль В.П., Мощенко С.П., Плюхин В.Г., Квазибаллистический электронный интерферометр// Письма в ЖЭТФ 1993, т.57, в.9, с.596-599.

6). Быков A.A., Квон З.Д., Ольшанецкий Е.Б., Литвин Л.В., Настаушев Ю.В., Мансуров В.Г., Мигаль В.П., Мощенко

С.П., Интерференция и обратное рассеяние на краевых токовых состояниях в квантовом интерферометре// Письма в ЖЭТФ 1993, Т.58, Jill, с.897-900.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Anderson P.W., Absence of diffusion in certain random lattices// Phys.Rev. 1958, v.109, J65, p.1492-1505.

2. Abrahams E., Anderson P.W., Licciardello D.C., Rama-krishnan T.V., Scaling theory of localization: Absence of diffusion in two dimensions// Phys.Rev.Lett., 1979, 7.42, №10, p.673-676.

3. Liu J., Gao W.X., Ismail K., Lee K.Y., Hong J.M., Washburn S., Correlation between Aharonov-Bohm effects and one-dimensional subband population in GaAs/Al Ga As rings// Phys.Rev.B, 1993, v.48, /«20, p. 15148-15157.

4. Gefen Y., Imry Y., Asbel M.Ya., Quantum oscillations in small rings at low temperatures// Surf.Scl., 1984, 7.142, p.203-207.

5. 7an Loosdreeht P.H.M., Beenaker C.W.J., 7an Hooten H., Williamson J.G., van Wees B.J., MooiJ J.E., Foxon C.T., Harris J.J., Aharonov-Bohm effect in a singly connected point contact// Phys, Rev.B, 1988, v.38, №4,

p.10162-10165.

6. Altshuler B.L., Aronov A.G., Fermi-liquid theory of the electron-electron interaction effects in disordered metals// Solid.St.Comm., 1983.v.46, J«6, p. 429-435.

' 7. Lee P.A., Stone A.D., Fukuyama H., Universal conductance fluctuations in metals: Effects of finite temperature, interactions, and magnetic field// Phys.Re7.B, 1987, v.35, ЖЗ, p.1039-1070.

8. Альтшулер Б.Л., Спивак Б.З., Изменение реализации случайного потенциала и проводимость образцов малых размеров// Письма в ЖЭТФ, 1985, т.42, в.9, с.363-365.

•9. Peng S., Lee P.A., Stone A.D., Sensitivity of the conductance of a disordered metal to the motion of a singl atom: Impicatlons for 1/f noise// Phys.Rev.Lett., 1986, v.56, JS18, p.1960-1963.

10. Davis R.A., Pepper M., Kaveh M., An experimental test of scaling theory of conduction In two dimensions// J.Phys.C: Solid St.Phys., 1983, v.16, p.L285-L289.