Нелинейные фотогальваномагнитные явления вырожденных электронов полупроводниковых соединений A3 B5 в квантующем магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНШШНЮ-ФИЭГОШПа ИНСТИТУТ (ТЕЖ1ЧЕСШ1 ШШЕРСИТЕТ)

КЕШТ&ЖЕ Ф0Т0ГАЛЬВА1Ю1.1АШ';ТШЕ ЯБЛ31П^1 1ШЩДЕНКЫХ оЖСГРОКОВ 1ЮЛУПГОБ0ДНКлСН£ оодавзшв АЗв5 В ШШЩЫ шгшш-юы ПОЛЕ

01.04.07 - физика твердого гола

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-шато!.ш'ических наук

РГ8 ОД

3 .

На правах рукописи

КАДУШШ Владимир Иванович

Москва - ISS4 г.

Работа выполнена в Научно-исследовательской технологической институте, г. Рязань.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН Ыокеров В.Г., ИРЭ РАН, г.Москва, д.ф.м.н., профессор Парфеньев Р.В., ОТИ ин. Иоффе

г. Санкт-Петербург, д.ф.м.н., профессор Шотов А.П.,ФИРАН.

Ведущая организация: Институт физики металлов Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург.

Защита состоится об 1994г. в_час._мин.

на заседании специализированного совета Д053.03^01 в Московском государственном инженерно-физическом институте (техническом университете) по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, 31; тел.323-91-67.

С диссертацией моню ознакомиться в библиотеке МИФИ. Автореферат разослан " 1994г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одной экземпляре, заверенный печатью организации..

И.о.ученого секретаря

специализированного совета- А.С.Чернов

Подписано к печати 2&.W-9V Заказ № В02 Тира к 100 Типография МИФИ, Каширское шоссе, 31

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Успехи отечественной технологии в получении монокристаллических полупроводниковых соединений А3В^, А2В5, А2В4 и других (в частности тройных соединений) открывают новые возможности как для реализации известных идей, так и проведения фундаментальных исследований. Полупроводники Уп. , Угъ , М и соединения на их основе уде нашли применения в качестве весьма чувствительных и малоинерционных высокоэффективных преобразователей энергии ИК и СВЧ диапазонов излучения, элементов автономных источников энергии на основе преобразования солнечной энергии б электрическую, лазерных устройствах быстродействующих транзисторах. Новые возможности открылись с появлением технологии синтеза полупроводниковых слоев и структур эпитаксией из молекулярных пучков (МЛЭ): были выращены селективно-легирован ныв ге-тероструктуры п- А^ё-аА^ , /1- У п. С-л-Ал/Уп Р с двумерными (2])) электронами с квантовым эффектом Холла, реализованы подходы к созданию квантового стандарта сопротивления, разработаны низкопороговые инфекционные лазеры. Технология МПЭ открывает новые пути к созданию полупроводниковых систем с пониженной размерностью электронов (одно- и нульмерных).

Шизика нелинейных явлений переноса в полупроводниках занимает одно из ведущих мест в современной физике твердого тела. Особый интерес вызывают исследования явлений переноса в узкозонных полупроводниках А^В^. В этих полупроводниках эффективные массы т* носителей тока столь малы, а подвижности // столь велики, что сравнительно небольшие по величине поля (й, В) приводят к существенно нелинейным эффектам.

В плане теоретических исследований в физике явлений переноса ц последнее время достигнут значительный прогресс. Построена теория кинетических явлений в широком диапазоне магнитных полей: от классической области до квантового предела, включая сильно неравновесные процессы.

Многочисленные экспериментальные исследования свойств полупроводников А°3^ в магнитных полях стимулировались как запросами прикладной полупроводниковой электроники, так и поисками физических условий, позволяющих максимально раскрыть те или иные возможности полупроводникового материала.

Наиболее изученными в экспериментальном аспекте являются области классического магнитного полян квантового предела для невырожденных электронов, где теория допускает отчетливое понимание явлений. Диапазон магнитных полей квантовых осцилляции Шубникова-де Гааза (ИдГ) исследовался в плане выяснения природы осцилля.ций и их индснтификации, изучения особенностей энергетической структуры, определения величины эффективных.масс, - фактора, процессов релаксации. Значительные исследования были выполнены в квантующих магнитных полях при разогреве электронного газа. Необычайно плодотворными оказались исследования эффектов квантующих магнитных полей полупроводниковых систем с электронами пониженной размерности. Специфическая особенность свойств двумерных электронов состоит в реализации родима квантового эффекта Холла, явлении локализации и • контакте их с объемными электронами.

Несмотря на многочисленные публикации целый ряд вопросов остается малоизученным: природа конечной амплитуды осцилляций (затухание квантования Хандау), природа монотонного компонента осцилляций и факторы, определяющие их зависимости от магнитного поля; механизмы релаксации энергии импульса электронов в квантующем магнит ном поле в равновесных и сильно неравновесных условиях. Следует отметить отсутствие теории разогрева объемных и двумерных вырожден них электронов в квантующем магнитном поле.

В основу настоящей работы полочен единый подход к явлениям переноса в широком диапазоне магнитных полей и концентраций носителей тока как в равновесных условиях, так и при их разогреве. Весь комплекс явлений рассматривается с точки зрения методических возможностей получения информации о параметрах электронов вырожденного полупроводника в магнитном поле. Сопоставление-результатов позволяет проследить динамику трансформации параметров и свойств электронного газа в магнитном поле под действием разогревающего фактора в зависимости от степени "сильности" магнитного поля.Рассмотрение особенностей магнитопереноса в объемных полупроводниках и двумерных электронных системах позволяет установить общее в свойствах и выделить особенности, обусловленные понижением размерности электронов.

Целью работы являлось:

- изучение особенностей процессов реалксации энергии и импульса электронов вырожденных полупроводниковых соединений Л'^В^и их проявление в кинетических свойствах в сильном электрическом и

квантующем магнитном поле ; - исследование природы и механизмов затухания квантования Ландау в явлениях диффузии и дрейфа вырожденные электронов узкозонны полупроводников ; - изучение аномалий низкотемпературного магнитотрйнспорта при разогреве вырожденных электронов электрическим полем V! светом в условиях квантования циклотронных орбит ; - исследование особенностей разогрева и механизмов релаксации энергии вырожденных электронов в квантующем (продольном и поперечном) магнитном поле ; - выявление особенностей магнитополевых, фазовых, вольтамперных и вольттемпературных характеристик осцилляций Шубникова-де Гааза в полупроводниковых соединениях пониженной размерности с квантовым эффектом Холла.

Для достижения указанных целей.были исследованы узкозонные полупроводниковые соединения л - с концентрацией

электронов от 3,5*10 см-'^ до 4,8*Т0^см~^ и селективно-легированная гетеросистема £&/?£,/&ц /#? с поверхностной концентрацией двумерных электронов в пределах 3,4'10* -3,2*ТО^см-^ и подвижностью до т?07'10®см^/В'с.

Поставленные задачи решались методом выполнения комплексных экспериментальных исследований фотогальваномагнитных эффектов в широком диапазоне вариаций внешних физических условий: магнитное поле до 7,4 Тл, электрическом поле до 20 В/см, интенсивности излучения ТО^квант/см'с и температурном интервале от комнатной до Т,5.К.

Наиболее тонким инструментом воздействия на явления переноса в электронной полупроводниковой системе является магнитное поле, (особенно при низких температурах). Гйгнитное поле привносит в электронную систему дополнительно к фермиевской и де-бройлевской длинам волн электрона, дсбаевской длине экранирования новый варьируе мый масштаб - квантовую магнитную длину (квантовый радиус Лармора), Этот параметр характерно проявляется в кинетических эффектах диффузии и дрейфа электронов через длину свободного пробега и фазовый об^ом олектрон-фононного взаимодействия, определяемых геометрией опыта и имеющих существенные отличия в продольном и поперечном поле. Естественно поэтому измерение особенностей квантовых ос-цилляций поперечного и продольного магнетосопротивления, эффекта Кикоина-Носкова в квзнтующих магнитных полях.

Научная новизна работы определяется тем, что в результате выполненных исследований впервые:

1. В области квантовых осцилляций ЩцГ в кинетических коэффициентах выделен и исследован на соответствие эксперимента известным физическим идеям классический компонент, измерено время релаксации и идентифицированы механизмы релаксации импульса в вырожденных 3/?и 22?полупроводниковых соединениях и установлена связь измеренных параметров с технологическими режимами роста селективно-легированных гетероструктур. Обнаружены и исследованы квантовые осцилляции ЭДС на гетеросистеме с 22?электронами.

2. Впервые измерена температура Дингло в зависимости от температуры опыта и концентрации электронов. Обсушена роль не-столкновительных механизмов в уширении уровней Лацдау. Предлоке-на двухкомпонентная модель ушрения уровней Лаццау и показано, что температурно-зависимый компонент обусловлен электрон-электронным взаимодействием. По температуре Дингла выполнены оценки параметров рассеивающих центров.

3. Обнаружена и детально исследована осциллирующая зависимость магнетосопротивления (в экстремумах осцилляций ЩцГ) от электрического поля. Явление объяснено разогревом электронов и обусловлено конкуренцией механизмов релаксации импульса и снятием квантования. Предложен метод и установлена зависимость эффективной электронной температуры Те от электрического и квантующего магнитного поля. Обнаружена осциллирующая зависимость Те (Е) в магнитном поле для 327 и 22?электронов в экстремумах осцилляций ЩцГ с общей тенденцией охлаздения электронов магнитным полем. Теория разогрева электронов в магнитном поле для области осцилляций ЩцГ отсутствует. Явление качественно объяснено осцилляцмями функции плотности состояний в квантующем магнитном поле.

4. Впервые установлено сильное отличие в эффектах разогрева 3^электронов в поперечном и продольном магнетосопротивления, которое нашло объяснение в разной величине фазового объема элект-рон-фононного взаимодействия при ориентациях Е±и )(3. Установлена роль поля Холла в эффектах разогрева выроеденного полупроводника. Измерено время релаксации энергии и установлена зависимость его от электрического и магнитного поля в области осцилляций ЩцГ и квантовом пределе. Наблюдаемые особенности хорошо описываются теорией Казариноза-Скобова.

5. Обнаружена анизотропия кинетических эффектов (низкотемпературная проводимость, классическое НС,осцилляции ЩцГ) в гетеросистеме с 22? электронами на сильно разориентированных подлок-

ках с большим содержанием остаточных примесей (кислород и углерод) на исходной поверхности. Прямыми опытами показано, что эффект обусловлен анизотропией подвижности по направлениям [ПО] и [ПО] . О анизотропией подвижности коррелируют измерения анизотропии температуры Дингла

6. Исследованы известные "нулевые" осцилляции в рекиме квантового эффекта Холла на гетеросистеме с 2Т) электронами и непосредственно показано, что эффект обусловлен детектированием наводки на контактах (3]) - 2]) ) и двумерным электронным каналом. Эффекту "нулевых" осцилляций дано объяснение в представлении обмена электронами ме-'ду двумерным каналом и резервуаром объемных электронов.

7. Обнаружены и исследованы:

- гистерезис вольттемпературной характеристики проводимости

(в условиях В=0) в интервале температур 4,2-20 К в гетероструктуре с 23> электронами. Эффект гистерезиса снимается сильным электрическим полем. Явление объяснено кулоновской активацией поверхностных состояний, несимметричной по отношению направления изменения температуры. Определена .энергия активации и концентрация поверхностных состояний ;

- гистерезис вольтамперной характеристики проводимости (в условиях В=0), обусловленный перераспределением 2]) электронов мегду квантовой ямой и отделенной от нее уровнем энергии - ловушкой для электронов ;

- гистерерис поперечного магнетосопротивления в экстремумах осцилляций ¡ЦцГ на п.' <//,I ъ зависимости от электрического поля, который обусловлен эффектом фононного "узкого горла". Определены некоторые характерные параметры злектрон-фононного взаимодействия.'

Основные положения, выносимые на защиту:

I. Комплексное экспериментальное исследование квантовых осцилляций %бникова~де Гааза поперечного магнетосопротивления, эффекта Холла, ЭДС ФМЭ показали, что фазовые соотношения, магнитополевая и температурная зависимость'амплитуды осцилляций для объемных и дву~, мерных электронов полупроводниковых соединений идентичны. Осцилляции компонентов тензоров^магнетосопротивления и проводимости кор-релированы: максимумам ^ соответствуют максимумы и ¿< ; обнаруженные осцилляции ЭДС Э 2]) электронов опережают го фазе осцилляции Рхос «

2. Измерениями магнитополевых, температурных и концентрационные характеристик осцилляции ЩцГ установлено двухкомпонентное по природе затухание квантования Ландау.'Для вырожденных электронов методом сопоставления экспериментальных Т^(Т) и теоретических

Т5>Ц *2ГС (Т)^] зависимостей показано, что в области плато ТЪ(Т) Т,5£Т£-6 К затухание контролируется примесным рассеянием." В области Т> 6 К примешивается сильное электрон-электронное взаимодействие, причем экспериментальные зависимости Тр(Т) в этой области Т хорошо согласуются с теоретическими расчетами лишь для объемных электронов.

3. Воздействие электрического поля и излучения на квантовые ОС1ТЛЛЯ1ЖИ проявляется в эффектах смещения экстремумов и уменьшении амплитуды осцилляиий, что обусловлено размытием уровней квантования энергии, электронов. Обнаружены осцилляции магнетосопротив-ления в сильном электрическом поле. Показано, что это явление связано со сменой физических условий для горячих электронов полупроводника в магнитном поле (снятие квантования, реализация условий сильного и слабого магнитного поля). Анализ экспериментальных зависимостей скорости смещения положений экстремумов на у°ух (Е) для изпгстны* из теории механизмов релаксации показал, что причиной осиилляиий у-*ху (Е) является конкуренция механизмов релаксации импульса на ионизованных примесях, пьезоакустических и оптических фенонах. Обнаружен и исследован эффект гистерезиса магнетосопротив ления в экстремумах осцилляция ЩцГ в сильном поле, который объяснен разогревом электронов в условиях фононного "узкого горла". Впе' вые экспериментально исследованы осцилляции ЭДС 6МЭ в сильном электрическом поле, которое дополнительно к известным компонентам

и^уТе возбундает дрейфовую ¿^'В** добавку, что объясняет наблюдаемые в экспериментах аномальные зависимости в ЭДС ФМЭ В

4. Предложен метод измерения электронной температуры Т€, состоящий в сопоставлении экспериментальных зависимостей амплитуды и смещения экстремумов осиилляиий от электрического поля и температуры, отличающийся от известных возможностью установить оависимост Тс от магнитного поля. Обнарупена осциллирующая (для ориентации ЕЛВ) зависимость Тв от магнитного поля В для ЗР и 2^ электронов. Явление объяснено осииллягиями функции плотности состояний в квантующем магнитном поле. Аномальное смещение кривых Те(Е)

друг относительно друга для ориентации Е1В и Е//В объяснены ха рактером зависимости фазового объема электрон-фоношюго взаимодей-

ствия (сфера - Ей В и гилиндр - ЕХВ в к -пространстве) в магнитном поле. Эксперименты качественно описываются соотношениями Те(Е,В) и •?£(В), известными для области квантового предела и классического поля.

5. Впервые обнаружена анизотропия кинетических эффектов (низкотемпературная проводимость, классическое магнетосопротивление, осцилляции ЩцГ) в гетероструктурах с 2]) электронами, выращенных на сильноразориентированных подлотаа-с и большим содержанием остаточных примесей (кислород и углерод) на исходной поверхности. Прямыми опытами показано, что эффект анизотропии по направлениям [ПО]

и [ПОЗ не связан с перераспределением электронной плотности, а полностью определяется анизотропией подвияности, что коррелирует с данными по измерению температуры Дингла.

6. Впервые выполнены комплексные экспериментальные исследования (магнитополевые, вольтамперные, вольтемпературные и частотные характеристики) известных "нулевых" осцилляций в условиях естественной наводки и искусственного сигнала и показано, что этот эффект в двумерных системах обусловлен детектирующими свойствами 23) - 3} контакта и нелинейностью "объема" двумерного проводящего канала. Показано, что осциллирующий с магнитным полем компонент стационарной ЭДС обусловлен обменом электронными состояниями ме*т-ду двумерными электронами и резервуаром объемных электронов. Выполнены численные оценки ожидаемой величины эффекта согласно предложенной модели и показано хорошее согласие с экспериментом.

7. Синтезированы квантоворазмерные структуры с вариациями химического состава, физико-технологических условий роста и геометрической слоевой композиции. Различными методами в.широком темпера— турном интервале измерены фундаментальные характеристики 2]> электронов, а именно:проводимость; концентрация, подвижность, температура Дингла в квантующем, классическом сильном и слабом магнитном поле. Из анализа экспериментальных данных идентифицированы механизмы релаксации импульса, выполнены численные оценки параметров дефектов ограничивающих подвижность электронов в двумерном канале и установлена связь этих параметров с технологическими условиями роста. В результате этих исследований удалось направленными вариациями условий оптимизировать технологию и синтезировать гетерост-руктуры с рекордными для отечественного оборудования молекулярно-лучевой эпитаксии параметрами (подвижность дс 1,07«10^ см'УВ-с

при достаточно высокой концентрации 21) электронов: Т=4,2 К). Результаты этих исследований доказали перспективность применения гетероструктур с 2} электронами в качестве высокоэффективных датчиков магнитного поля с чувствительностью (в»100 раз) лучшей по отношению к объемным аналогам и гомоэпитаксиальным слоям.

Практическая значимость работы определяется тем, что в ней сформулированы научно-методические основы получения количественной информации о параметрах вырожденных об-ьемных и двумерных электронов полупроводниковых соединений, на примере я-у^ к П'ДССиА* /£д. из кинетических эффектов в магнитном поле (классическом и квантующем) в квазиравновесных и сильнонеравно-восных условиях.

Комплексные измерения гальваномагнитных эффектов позволили оценить концентрацию, подвижность и параметр затухания ^ 2]) электронов независимым образом: - из осцилляций ЩдГ в квантующем магнитном поле ; - по эффектам Холла и ЭДС ФМЭ в классическом слабом и сильном магнитном поле. Установлена связь кинетических параметров , ^ и Тр с условиями синтеза,химическим составом и слоевой композицией гетероструктуры. .Выполнены оценки параметров дефектов, ограничивающих низкополевую подвижность 2^ электронов.

Измерения фото-и гальваномагнитных эффектов, оценки кинетических параметров позволили оптимизировать физико-технологические условия роста для разработки основ технологии создания приборов электронной техники с наперед заданными экстремальными параметрами и широких™ функциональными возможностями.

Проиллюстрировано преимущество гетероструктур с 2$ электронами как высокоэффективных датчиков Холла (с вариациями в широких пределах выходных параметров) перед объемными и гомоэпитаксиальными аналогами.

Измерения фотомагнитного эффекта на 23>электронах показывают перспективность применения полупроводниковой гетеросистемы /&/

в качестве элементной базы для высокоэффективных фотопреобразователей энергии излучения.

Совокупность результатов по эффектам разогрева электронов (осцилляции магнетосопротивления в электрическом поле, осцилляции электронной температуры, уменьшение времени релаксации энер-

гии.в магнитном поле и,др.) представляются существенными для создания теории нелинейных гальваномагнитных эффектов в вырожденных полупроводниках.

Обнаружена анизотропия явлений переноса в двумерной гетеро-системе, выращеннрй на вицинальной грани полупроводника, показывает перспективность реализации квазиодномерной проводимости технологией ШЭ.

Результаты исследований нелинейных (детектирующих свойств контактирующей системы 2В - 2>Д выроэденных электронов могут быть использованы для создания высокочувствительных широкополосных детекторов излучения и разработки теории контакта электронных систем различной размерности.

Аппробация' работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в 49 работах и докладывались на Всесоюзной конференции по физике, соединений А В° (1931г. - г.Новосибирск), У-м симпозиуме "Плазма и неустойчивость з полупроводниках" (190,'Зг. - г.Вильнюс),.Всесоюзной конференции "Методы и оборудование для физико-химических исследований поверхности материалов электронной. техники" (1983г. - г.Рязань), У Всесоюзной конференции "Тройные полупроводники и их применение" (1937г. - г.Кишинев), II Ураль ской школе по физике полупроводников (1991г. - г.Свердловск), У Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (1990г. - г.Калуга).

Структура и объем диссертации. Диссретация состоит из Введения, семи Глав и Заключения. Она содержит 363 страницы,включая 117 рисунков, 22 таблицы и список литературы из 303 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении к диссертации обозначен круг интересующих автора задач, состояние исследуемой проблемы, обоснована актуальность тематики, исследований и краткое (поглавное) содержание работы.

В диссертационной работе на основе известных публикаций, изложены основные положения теории явлений переноса электронов вырожденных полупроводников. Приведены некоторые соотношения, используемые для численных оценок параметров 327 и 22?электронов. Описаны особенности энергетического спектра и его транформацкя при понижении размерности электрона (32?, 2Д, 12?) как в отсутствии магнитного поля, так и в квантующем магнитном поле. Дано

деталыюе описание геометрии и технологии изготовления тестовых образцов и их параметры, характеристики криомагнитных систем, методики и техника эксперимента. Изложена суть исходных экспериментов, иллюстрирующих основные особенности явлений переноса при низких температурах. Обсуждены методические особенности выявление нелинейных агентов в функционально-параметрических зависимостях. Лркг-еден прш.1ер оценки подвижности структуры с двумерными электронами, полученной по разработанной в НИТИ технологии на отечественном оборудовании Ш1Э с наилучшим результатом подвижности 1,07*Ю6 см /8*с.

В диссертации рассмотрены исследования методом осцилляции ¡ДцГ полупроводниковых соединений и двумерных систем. Экспериментальные результаты в целом описываются теорией магни-' тотрансПорта в квантующем магнитном поле. Для двумерных полупроводниковых систем в литературе имеются разночтения в описании магнитополезокитемпературной зависимости амплитуды осцилляций /(В, Т) и их идентификации.

В работе на основе графического метода (Сладек, 1953г.) выполнен комплексный сопоставительный анализ квантовых осцилляций

' » £гг и ЭДС ЗШ. Веерные диаграммы 1/В^,- {Л/ )

обнаружили опережение по фазе осцилляции компонента магнетосоп-ротивления компонентами и ЭДС <ЗШ для 2#и ЗД элект-

ронов. Установлена отчетливая корреляция осцилляций компонент тензоров £хх и 0"Хх . и (ГХу .

Выполнен детальный анализ осцилляций кинетических коэффициентов измеренных при различных температурах, уровнях мощности излучения и величины электрического поля (параметрические характеристики). При Этом показано, что как для так и 2$ электронов амплитуда осцилляций описывается законом ■

р ,т гхгкТ/Ьи> .. _ / гя:2*!^ \ Ы(гх*лтЩ ех/>(~ Т^Г

И,таким образом, продемонстрирована общность физических исходных представлений для описания свойств 33 и 2/? выроэденных электронов. ^ '•'..'•'.'..' • Г',-

В диссертации выполнены детальные ' исследования характера и природы затухания квантования Лацдау в полупроводниковых соединениях с ЗРи 27? вырожденными электронами. Выяснены методологи-

'-'-;.'■. - 1з -

?ии.1. Особенности затухания квантования Ландау объемных (а) и двумерных (б-г) электронов

Ъ.К

го /5 АО

тл

а

4ЯГ к'лг'

ъ.к

/а

/О

о * го & г,

а) I, I - ПО 0СЦ!1ЛЛЯЩ1ЯМ

б) Тр(Т) структур (1-3) различной степени совериенства

г, л-

, 2, г'- £гг и, з'- здс

/<7

А

/Т

•А

/

г

/

/

I /

' ■ Л О-

«л

«е

я

л?

Г

О

\

ч

о 0\

А.

V»

г

аг а* а$ а$"мл^/о^сн* б 8 /а* г

о ¿ о

>) (функциональная связь и /2$

О тегдтература Динпча и цриводеняая плотность поверхностных состояний

ческие вопросы о взаимосвязи температуры Дингла Т0 и времени релаксации z¿ связанными соотношением типа

= / /г Я ÁTjf 2

и транспортным временем T¿ из выражения для подвижности.

Обсукдена возможна.': роль в затухании квантования Ландау не-сголкновительных механизмов и показано, что нестолкновительные механизмы не объясняют наблюдаемого уширения урозней Ландау.

Анализ зависимости в случае объемных электронов по-

казал, что для осцилляции ЭДС £>МЭ, £жх и £гг зависимость T¿ (А) обнаруживает отчетливую корреляцию с T¿ (/г), приведенного на условия ргзоьаиса. Обсу>:щ«па роль электрон-электронных столкновений в энергетическом улирении уровней Ландау. Непосредственный вклад в затухание квантования Ландау е-е столкновений установлен по двухкомпонентной зависимости Гд (Т): Tj> = Т^ч-убТ^ (рис.1а,б). Первое слагаемое определяется электрон-примесной релаксацией, а второе е-е взаимодействием. Сравнение численных оценок {) и 0 ), величин (опытных и расчетных) обнаруживают удовлетворительное согласие (табл.1).

Таблица I

Параметр Л-A /?i/<$a. ~¿s

/хд А? ФЭМ I •2 3

í, , ¡Í 8 6,8 6,6 6,0 5,6 1,0

4,3 3,4 -3,0 5,2 9,0 2,0;

/Pac;io-'V2 5,0 35 27 14

r£(T0) ,IQ~I3o 1,5 1,8 1,6 6,4 2,0 12

6,0 13 10 75

Три семейства зависимостей Т'В(.Д) на рис. К в-) показывают хорошее согласие эксперимента с соотношением где » -полученным для 2]} электронов. По зависимости

Тр (Лу) иуч. выполнены оценки приведенной концентрации рассеивающих центроз /\/АЖ (рис. 1г) и их характерных размеров (табл.2).

Таблица 2

И? л. Ъ/т*

пп ' 10~12сМ~2 м /В*с .

I 0,43 44,0 0,03 1,4 30

2 0,53 39,5 0,03 0,9 47

3 0,79 22,4 . 0,22 0,45 20

4 0,53 7,3 0,13 0,63 . 35

5 0,31 5,0 0,25 0,52 23

6 0,72 4,3 0,64 0,20 о,о

Зависимость ТдСГ) для 22?электронов имеет качественное сходство с объемным аналогом "(рис.16), но попытки сопоставить теоретические оценки с опытными данными'обнаруживают существенное различие (таб.1.1) И хотя в опытах получено непосредственное подтверждение пркмздиван/я к электрон-примесному другого механизма в графиках Дкнгла (рне.2а,5), отмечено, что процесс "высокотемпературного" затухания квантования Ландау в 22>электронном газе контролируется не только е-е релаксацией.

В заключение этой главы обсуидаготся методические особенности извлечения количественной информации о параметрах рассеивающих центров из.магнитополевой и температурной зависимости амплитуды осцилляции. Это связано с "некоторой путаницей в литературе по временам релаксации, полученным из измерений температуры Дингла" (Шенберг Д*.М36) нз что впервые обратил внимание Врейсфорд А.Д. (1986г.). К определенному произволу связи Тд и zs (2) приводят используемые в лка-ератуг« выражения для соотношения неопределенности (от до

? & fi/2Т ) ; в случае лоренцовского уширения уровней Ландау зпя'.ь Т_з и дается выражением (2).

Вдкссертации рассмотрены особенности магнитотранепорта в эбъемных и двумерных полупроводниковых соединениях.в классическом .¡агнитном поле и изложены методические основы измерения параметров Релаксации ( /с и Tt ). Рассмотрение магинхополевых заеисииостей ЛОНОТОННЫХ компонентов £>/х , ¿у~ы , ¿jp¿? ВЫЯВИЛО ИХ ПОЛИ}; О корреляцию'для /г- í¿>S£ и . Качественное объяснение дз-

ю и классчпзскому компоненту ОДС &лд.

Детально изучено зликнке классического магнитного поля на

Рис.2. Двухкомпонентное затухание квантования Ландау в 2£(Т) - ( и графиках Дингла (б)

т г/0~'*£

V

\\

----о----_/

V

го

ал ю

з-о—

\

\

\

\

\

г 4 е з у о т, /г

а) 1-3 - эксперимент, 4 - расчет по ( б/и/?/алг, ^иг/гл, 1982) II 5 - по ( ШеЛи?*/* е£.в£. 1982) 5, ста ед.

40

20

10 6

6 4

аг

0.2

0.3

■ ¿2,3

9 *ч

О.А 0.5 Цй,Т/}~'

б) Т, К: I-1,5 ; 2-2,36 ; 3-4,32 ; 4 - 4,2 ; 5-5,6 ; 6-6,8 ; 7-7,7 ; 8-8,6 ; 9 - 9,0.

подвичность (время релаксации) объемных

Сопоставление экспериментальных зависимостей и расчетных,(Соколов, Гастев, 1976) позволил установить спад на зависимости у^х* , ^Чху от В и характер изменения холловского фактора (рис.За).

Для двумерных систем ситуация оказалась существенно сложнее: на обычное МС накладываются сложным образом зависимые от магнитного поля квантовые поправки. В классическом сильном поле (моно- тонный компонент) осложнен реализацией реаима квантового эффекта Холла. Для отдельных структур эксперименты удовлетворительно описываются квантовыми поправками, что дало нозмс*сн"ость измерить время релаксации сбоя волновой функции электронов в дкфрузиошюм канале. Эксперименты показали, что магнитополевая и температурная "зависимости классического магнетосопротивления описывается соотношением ла- , ЛЛГ '' „ лА9£—ага £** ~ £о & )+£о/гег £ Т

Такая сложная зависимость £ (В, Т) связана с фононной релаксацией и, возможно, с проявлением виртуального взаимодействия с "нулевыми" колебаниями решетки полупроводника.

На основании выполненного анализа предложен метод измерения времени релаксации 21)электронов. Обнаружено плато на зависимости ^¡е (В) и спад по закону ~ Последнее связывается с примешиванием и электрон-примесному рассеянию акустического механизма, -поскольку в этом случае (рис.3б). Этот результат хорошо вписывается в общую картину релаксации в 22?электронном газе. Показана, что по зольтампер'тесловой чувствительности У г стер о с тру к туры существенно.превосходят как объемные, так и эпитаксиальнне слои (рис.3 в,г). Анализ зависимости ¿Г (/% ) позволил сформулировать требования к технологии синтеза ГСЯ для высокоэффективных преобразователей магнитного поля.

Три взаимосвязанных аспекта составляют суть пятой Главы. Это физические явления и аномалии з магнитокинетических коэффициентах на горячих электронах, аффективная электронная температура и релаксация энергий от вырожденных электронов в термостат. Использован метод эффективной электронной температуры (Казариноз, Скобов, 1962г., Зырянов, Злобин, 1970, Коган, 1962г.), восходящий к ранней работе Л.Д.Яаедау (1935г.), з качестве основы получения информации о горячих электронах.

Нагрев электронного газа электрическим полем (или излучением)

Рис.3. Эффект воздействия классического поля на кинетические • параметры объемных (а) и двумерных (б,г) электронов

АО в

Ю

¿.О 0,Т/>

—— ^ \

____

£

X

ч

4 6 а /<?-' 7л

а) зависимости от в: I -/¿хж , 2 -/£*у и 3 - фактор Холла

б) зависимость для грех гетероструктур

~о7 ~сг ЙГДЖ

У, « ■■! и !. 1

в) вольте:,'шсртссловая чувствительность ДХ ГСЛ в магнитном поле

г) связь^с концентрацией 22 электронов.

приводит к уменьшению квантовой добавки х Hc)/£/ix (Те), т.е. уширению уровней Ландау, что проявляется в уменьшении амплитуды осцилляция, смещении экстремумов и характерном поведении mohotoi ного компонента.

Обнаружены и детально исследованы нелинейные вольттемпера-турные характеристики КС в осцилляциях ЩдГ. Зависимость <?хх (1С, имеет осциллирующий характер (рис.4а). Дано качественное и количественное рассмотрение характерных участков зависимостей j^O и смещение поля Е экстремумов ссцилляций gxx. (2) в параметрической зависимости от В.

В области В - минимума (классическое магнитное поле, квантование снято), например, конкурируют дша?механизма релаксаця импульса: на ионизованной примеси Z^/^ В 'Г^ и акустических if нонах ~ В 'Г*"' ('с( =-1 для пьезоэлектрического и d.

для деформ'зциолшого потенциала). Учитывая, что в области II

I, а в Ж £<)Z^, выражение для рхХ в В - минимум ■ имеет вид ехх = й Т ~3/2 £3 ~*7~. Из условия минимума этого выражения имеем Т^В ' , и смешение по логсений В - минимума происходит со скоростью ^/яе'л ~ 3 ' В случае пьезоакустического механизма Е(ПА) "Ир*^0, для рассся-ния на деформационном потенциала акустических фононов Е(ДА)^ В^' Из экспериментов следует, что смещение минимума кривых (Е)

•происходит по закону

Экспериментальное доказательство смены условий Cdz: » I на гУZT«I в области В - минимума установлено по изменению

г нон 2 0

\.в II) на gxx ** В ' (в III), что характерно для сильного и сл. бого поля соответственно (рис.46).

ЗАХ в экстремумах осцилляций ЦцГ обнаруживают гистерезис ^сг(Е). При прямом ходе ВАХ электроны, набирая энергию от элек1 рического ноля передают ез длите волновым фононам ( ),а

затем релаксация энергии определяется 'Cg-pA за счет взаимодействия Д5 с тепловыми фононами (равновесными с решеткой). При условии 't/'h-pA < энергия от электронов успевает ухо-

дить в термостат и их температура возрастает не сильно. Однако как только с увеличением Та время релаксации стано-

вится меньше 1'/>А-р& (фзнонпое "узкое горло") происходит резкое разогрйзание электронов и квантование рззко снимается и (pre. gi*х 'S) в осцилляции переходит на монотонный компонент. Укспори-ментн хорошо согласуется с теорией (Зырянов, Злобин, 1970г.).

- 2о- у

Рис.4. Особенности магнетосопротивяения в сильном электрическом поле: а - осцилляции-. £хх. (Е), б- смена физических условий и 8 - алектрополевой гистерезис.

О.

о ¿о г.а зл ко е,в/сн

С.Ю 6,7а

о.во т ш ш ш

а) В, 1л: 1-0,55 ;2-0,74;3 - 0,89 ;4 - 1,11 ; 5-1,29 и 6-1,76

б) Е, В/ом: 1-1,1;2-1,4;3-1,6 и 4-1,9 ■

/

в) В, Тл: 1-2,16 ; 2-2,56.

Рис.5. Методы установления зависимости Тг(Е, В) по затуханию осцилляций (а,б) и по смещению экстремумов (в, г)

Г /5 ¿О Ъ,АГ

1 » ' . О 0.05 О./О 0./5 0.20 £,£/с»

а) 1-3 - эксперимент (Е), I т 3 - расчет (?£>), В, Тл: 1-0,70 ;2-0,66 ; 3-0,63 и 4-0,45,

б) зависимость Те от Е.

0.05 а'О 0./5 £,£/сн

ЙЛ5Г .

лВ,7а

л Те/7Ц, етн.ед

__/г го

о а/ сг аз а* £,£/см

О а/ 0.2 0.3 £, £/сл>

в) 1,2 - эксперимент ¿В(3), I'- 2'- расчет ЛВ(Тв). В, Тл: 1-1,45; 2 -1,78;

г) квадратичная зависимость - 1,2 ' и линйная 'а от мощности Р (I', 2').

В работе выполнены измерения ВАХ в квантовом пределе и ус-ановлено удовлетворительное согласие с теорией.(Казаринов ., Ско-ов, 1962г.). В умеренном электрическом поле (слабый разогрев)

/л/Е3/2 , з~3,2 а в области сильного разогрева ^еЗ/2. В-С2.2-Й,4)_

В работе предложен метод установления вада-зависимости Те(Е,В)

0 затуханш амплитуды осцилляции £(Е) и смещению экстремумов ЛВ(Е). Суть метода состоит в сопоставлении экспериментальных • /(2) с расчетными $(Т^) -из осцшгляционных кривых и/или экс-ериментальных /<Е> и ¿Г(Т) из ВАХ в условиях В .

1 целом зависимость ?е(Е) оказалась квадратичной, а магнитное по-е обнаруживает охлаждающий эффект: кривые Те(К) смещена на об-асть больших Е для больших величин В, т.е. одинаковая степень' азогрева в большем магнитном поле достигается в большем элект-ическом поле, окспериментальная зависимость Те(Е,В)(в небольшом иапазоне В вдали от резонанса) качественно описывается тео-ией горячих электронов (Казарпнов, Скобов, 1962г.), хотя эксперименты выполнены в несколько иных физических.условиях.

В общем случае зависимость Т^(Е) 'имеет осциллирующий с В арактер (рис.ба), обусловленный осцклляциями функции плотности лектрониых состояний в квантующем магнитном поле.

На рис.бг.д показана структура зоны проводимости £ ( плотности энергетических состояний £ ( €■ ) для ситуаций: - максимугл (В^) и д - минимум (В^) - §хл осцилляций (по рис.6а). 1 максимуме осцилляции дно магнитной подзоны Лавдау (для апример) совпадает с уровнем Ферми . Плотность энергетичес-их состояний ■£.(£) имеет экстремум и внешнее поле Е пере-эопределяет электроны в узкий энергетический интервал .

минимуме (В^ плотность энергетических состояний £ (<£ ) а уровне-Ферми существенно меньше, чем в условиях.В£. При том че на образце энергетический интервал ~£7^/ шире, чем .

. Следовательно, для'В^- та :хе степень разогрева достигается аеличением Е. Такое качественное рассмотрение подтверждается нализом выра™ения для Те(Е,В). Частота электрон-фононных столк-оьеннй связана с уыирением уровней Лаццау Г соотношением пирение Г обуславливает зависимость ^¿-рЛ от магнитного поя через объем фазового пространства импульсов и плотность лсктронных состояний £ { £ ): Г .$2^ ( £ ). Объем фазового ространства, где эффективно электрон-фононное взаимодействие, -то цилиндр радиуса основания. Р,. и высотой Рц

Рис.6. Особенности разогрева вырожденных электронов в квантующем магнитном поле объемпых(а,б) и двумерных электронов (в)

/

• // 'V

!//// » / / /

I /:,'// Ж

ен аг е, А/сн

/А

з е

«с

2

и*

аз £.е/ен

/

/

/

/5 / Ч

а

■ Ф

тА\\тй

а ГО V /к/£М ъ,к

а) осцилляции Те в Е1В

б) эффект смещения Те(Е) в Е I! и 1 В геометрии опыта

в) разогрев двумерных электронов (1-3) - эксперимент, 4 - расчет по (Карпус, 1986г.), 5 - фрагмент расчета {М'гаЖаь?/},1986 В, ТлГ 1-3,35 , 2 - 3,00 , 3 - 2,74

г, д) вид функции плотности состояния в резонансе В2~ 3,24-Тл и вдали от резонанса - 4,07 Тл.

в. -btti. и Pa ~A/£d , где 4«ifiTZF и £a/2Щ. ;

Таким образом, > это обеспечивает монотон-

ное смещение Те на область больших величин Е с ростом В. С учетом этого относительное изменение электронной температуры F от Е и В зависит следующим образом: ':

Подкоренное выражение принимает минимальное значение всякий раз, как только уровень Ландау совпадает с уровнем Ферми, т.е. в максимумах осцилляций МС, что и обуславливает смещение Те(Е) на об-, ласть больших Е для значений.В в максимумах МС относительно кривых 1е для В в минимумах ПС.

В работе испледозапо проявление поля Холла в эффектах разогрева электронов. В частности, выполнены измерения Те(Е,В) в Е I! В ориентации, кргда холловское поле отсутствует. На рис.4в показаны кривые Т#(Е,В) для образца fi-i/n./}& . Неожиданным является существенное смещение кривых Te(E,Bj g) на область больших величин Е по отношению к . Обнаруженная особенность удовлетворительно объясняется следующим. Электрон-фононные столкновения в условиях EXBj g и EJIB3 ^ протекают различным образом. -Поскольку экстремумы осцилляции B^eiBg и Bg— В^, то смещение кривых не связано с функцией.плотности электронных состояний. Причина в разной величине фазового объема импульсного пространства:

~ ¿в) и -^t ~ ~ . Таким образом,

для Е = const , учитывая» что Вт 2 ^ имееи

путчем,

Для образца л- У": 4 ** 20'мэВ, ^ 5,0'Ю-3 м, 4^1,4'10" м. Исходя из Те J -g = 5 к, получаем Т|3 ^ II К и Т^^ 8,6'1С; из эксперимента следует 10 и 9,5 К соответственно.

Измерения электронной температура 22?электронов цредставле-ны на рпс^о. Характерная особенность на зависимостях Р(Т^) -это эффект охлавдения квантующим магнитным полем 2D электронного . газа. Второе - зависимость /ЦдСЕ,В) имеет осциллирующий характер: кривая 2 смещена относительно I и 3 на область меньших EiB^B^B^). Зависимости Т#(Е) для Вт и В«> обнаруживают два участка: I в области 'i'e до 9 К и II - в Те >9 К, что сопрозоздастся характерным из помом на зависимости Р(Т^). Эти результаты показывают, что разогрев 2D электронов в квантующем ,магнитном поле имеет отличный от условий В--0 для-объемных электронов характер. Функциональная

связь Р и Тр э п пр о к с км яруе т ся законом Р~ Е(Те/Т)Т^/Т. Это выражение применимо при условии низких температур и слабого разогрева Т, Т^ -с = Ч8т, = V, где £/,г -.уровни энергии размерного квантования. Экспериментальные зависимости Р(Тр) в области I аппроксимируются с У- 4,5, что соответствует релаксации электронов на деформационном потенциале акустических фононов. С увеличением степени разогрева пог.ззатель У уменьшается до 2,2 (В-^), 3,0 (В2) и 2,7 (З3) (область II). Две зависимости Р(!Д?) приведены на рис.бв : 4 - расчет по теории к ' пус 1936г.и 5 - фрагмент теоретической кривой ( из Шгакахмх, Бакак.!. , 1986г.). Видно количественное согласие результатов расчета 4 и эксперимента I - 3 в области I, а кривая I в целом следует зависимости 5 (с точностью до численного коэффициента)* •

Измерения электронной температуры позволили выполнить оценки В1юмени релаксации по энергии, его зависимости от магнитного поля (В) и идентифицировать по последним доминирующий механизм. . релаксации импульса. Эффектохлаэдения электронов магнитным полем проявляется в уменьшении времени релаксации с ¡) от I

до 2, что характерно для пьезоэлектрического и деформационного потенциала акустических фононов.

. В последнем параграфе обсу-дены нелинейные явления в фотомагнитном эффекте, т.е. в условиях разогрева электронов излучением. Получены количественные зависимости амплитуды осцилляций, смещения экстремумов от величины интенсивности излучения- Эта зависимость коррелирует с аналогичными для магнетосопротивлекия. Однако измеренная электронная температура и еэ зависимость от интенсивности излучения магнитного поля носит весьма условный характер. Это обусловлено наличием двух компонент в ЭДС 'Е.1Э: и V<£

(Собакин, 1966г., Лягушенко, Яссиевич, 1969г.).

• Обнаружены аномалии стационарных аольтамперных характеристик ЭДС ФУЭ возбуддаемого пульсирующим излучением,"

В основу поисков квазиодномерной проводимости положена идея перераспределения электронов на профилированной.поверхности полупроводника (Ю.В.Ымарцев, А, Я. 1-й к, 1903г.). С этой целью исследованы явления переноса на образцах ГПОЗ и ПЮ] ориентации, Обнаружена анизотропия низкотемпературной проводимости (рис.оа), классического МС при 77'и 4,2.К в слабом магнитном поле, зотуха- . ния осцилляций ¡¡1цГ (рис.56,в). Тщательный анализ этих оксиярвмон-тов показал,что анизотропия.в кинетических эффектах не связана с

Рис.7. Анизотропия свойств 2Ц алектронов структуры на вициналь-ной 'грани полуизолируицего с примесями

а) Низкотемпературная проводимость . б) Осцилляции ЩцГ структуры (!,!'- ЬМ, 2,2' - 11% и 3,3' -16$) с 89$ 0 на поверхности

в) анизотропия затухания ашдитуда г) веерная диаграша структур осцилляции ц'и 2' с учетом нор- с шизотропией свойств. мироЕки на х^Ах )

перераспределенном 22)электронов на профилированной поверхности, но однозначно обусловлена анизотропией их подвижности.(рис.5г).

В работе детально исследованы известные нулевые осцилляции в двумерной системе с квантовым эффектом Холла ( 5ак<х к" е?" аё. , 1933г.), однако остающиеся малоизученными и неоднозначно трактуемыми. Явление состоит в появлении стационарной ЭДС, осциллирующей с магнитным полем, при отсутствии тока в образце от внешнего источника (рис.6а,б). Экспериментально показано, что эффект "нулевых" осцилляции однозначно обусловлен детектированием контактом 21) - 3Ъ выроненных электронов радиотехнической наводки. В условиях естественной наводки ("белый"пум ) и искусственного калиброванного по частоте ( до 400 МГц) и амплитуде ( V до_500 мВ) сигнала установлено^ что детектируемая стационарная ЭДС V имеет ща компонента: Уо - сигнал в отсутствие магнитного поля и Уа - магнитополевой осциллирующий компонент. Причем монотонная составляющая компонента Ув сложным образом зависит от магнитного поля (рис.6а,б). Характерная особенность осциллирующего коц-. понента Уд - это асскметрия магнитополевой зависимости по отношению к осцилляциям магнетосопротивления (рис.6а). Одновременно наблюдается полная корреляция в других характеристиках (амплитуда, период, фаза). С увеличением внешнего сигнала V амплитуда осцилляций(в отсутствии разогрева) линейно возрастает (рис.66).

Гипотезу о природе стационарной ЭДС как суммарного эффекта выпрямления V контактом 2В - 20 системы выро:кденных электронов (квантовый диод) и нелинейными свойствами "объема" двумерного канала подтверждают линейные характеристики V ( V ) в зависимости от геометрических размеррв (рис.бв) (кривые 1-4, В= 0 и А,В,С,Д - 3^0) и то, ч?о с увеличением температуры эффект преобразования уменьшается (кривые 1-3, рис.бг). В пользу предложенной модели свидетельствуют и зависимости V ( V ) для области омичной и неомичной ВАХ проводимости образца, измеренной на постоянном токе (кривые ]/ и 2" рис.бг). Однако, эти эксперименты объяснить теорией контакта низкоразмерных квантовых "систем выроненных электронов (Шик А.Я, Петросян О.И., 1969г.) затруднительно. ' _

Собственно . осцилляции стационарной ЭДС с Уд проистекают из осцилляции функции плотности состояний 2_#олек?ронов в квантующем магнитном поле. Причина : - ассиметрии Ув по отношению к

Рис.8. Детектирующие свойства контакта 22)- ЪР системы вырожденных электронов

г) Зависимость У(|/) при Т, К: I - 4,2 ; 2-20 и 3-30 ; (1')-15 и (I*) - 67 иВ.

- гэ -

осцилляциям р,х , например, .¡включается в том, что при выходе уровня Лащау на уровень Ферми стабилизация последнего поддерживается за счет оттока 21?электронов в резервуар (плато на р^у рис.6а). Исходя из представления о резервуаре электронных состояний выполнены оценки амплитудного значения , которые оказались в разумном согласии с экспериментом.

В заключении сформулированы общие выводы и основные положения, выносимые на защиту.

Общие выводы состоят в следующем:

1. Экспериментальными исследованиями вырожденных пи п. - и двумерной гетеросистемы п-установлена общность свойств явлений переноса и выявлены особенности низкотемпературного транспорта, обусловленные понижением размерности электронов. Разработаны методические основы получения количественной информации о параметрах ЪВ и 22? электронов в равновесных и сильнонеравновесных условиях.

2. Детальный анализ магнипотоплевых и температурных характеристик осцилляций ЩдГ обнаружил двухкомпонентное затухание квантования Ландау. Плато на зависимости температуры Дингла ¿¿(Т) в области Т^б К указывает на доминирующее примесное рассеяние, а квадратичная зависимость Т^(Т) для Т^бК связана с примешиванием сильного электрон-электронного взаимодействия. Экспериментальные зависимости Т*£Т) хорошо согласуются с теоретическими оценками для объемных /с - и У?/к . Для двумерной га^ероспстемы отмечено существенное расхождение в "высокотемпературной" области мерду экспериментом и оценками Тд ( Г) по зависимостям (Т) извсс: ными из литературы. Концентрационные особенности затухания осцилляций качественно объяснены коррелированными флуктуациями потенциального рельефа дефектов.

3. Классическое ыагнетосслротизление 22) и 32?зыро-денных электронов хорошо описывается феноменологической теорией. Измерена низкотемпературная зависимость подвижности С времени релаксации) от магнитного поля, Эффект уменьшения и в магнитном поле показывает, что в объемннх соединениях по^пипюсть ограничивается примесным рассеянием. В двумерной системе в у^(3) присутствует дополнительно фононнкй компонент.

4. В квантующем магнитном поле исследованы эффекты горячих электронов при разогреве их электрическим полем и светом. С5нару;-;е; осцилляции поперечного магнетосопротивления в сильном электрическо:. поле. Показано, это явление связано с разогревом и смзной физически

условий для электронной подсистемы. Предложены методы измерения эффективной электронной температуры по смещению экстремумов и уменьшению амплитуды осцилляций позволяющие установить вед зависимости. Те(В). Обнаруженные впервые особенности разогрева (осцилляции Те(Е) в магнитном поле, эффекты смещения Те(Е) для ЕЦВ ориентации) объяснены особенностями функции плотности состояний и величиной фазового объема электрон-фононной релаксации в квантующем магнитном поле. Выполнены оценки времени релаксации электронов {2Ли 32) ) по энергии и обнаружен эффект уменьшения с магнитным полем, Тео-

рия разогрева вырожденных электронов в магнитных полях (область ЩцГ) не разработана и наблюдаемым явлениям дана качественнаяиинтерпрета-ция.

5. Исследованы возможности технологий эпитаксии из молекулярных пучков реализовать квазиодномерную проводимость. На вицинальной грани полуизолирующего (в условиях разориентации от (100) плоскости и наличии примесей на исходной поверхности)синтезированы структуры с 22* электронами высокого качества и анизотропией свойств. Измерения осцилляций ЦцГ, низкотемпературной проводимости, эффекта Холла и классического магнетосопротивления однозначно и коррелированно указывают на анизотропию подвижности как первопричину анизотропии свойств таких структур.

6. Для получения информации о свойствах и параметрах выронден-ных электронов в объемных /г- и л - и гетеросистеме /г-/)$г , выращенной с направленными вариациями физико-гехнологических условий, выполнены эксперименты в экстремальных физических условиях: низкие температуры, сильное электрическое и квантующее магнитное поле, мощное излучение. Оригинальными и известными методами по классическому магнетосопротивлению, эффекту Холла, 1Пуб-шкова-де Гааза, низкотемпературной проводимости выполнены и систематизированы оценки температуры Дингла,. подвикности и концентрации 1осителей, времени релаксации импульса и энергии и их температурных

1 магнитополевых зависимостей. Эти данные сопоставлены технологически условиям роста структур. Оптимизация физико-технологических режимов роста позволили синтезировать структуры с рекордными для оте-1естаенного оборудования Ь&Э параметрами (/¿=1,07*10 см' /В*с, 3,3"Ю см" при 4,2К) и с высокой чувствительностью к магнитному юлю.

Оснозныо результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Быковский Ю.Л., Елесин В.Ф., Кадушкин В.И., Протасов Е.Л.Особенности осцилляцнй Шубникова-де Гааза в сильном электрическом поле. Письма в КЭГФ, 1969, Т.10,К' 6,С.237-240.

2. Быковский Ю.Л., Гарифуллин И.А., Елесин В.Ф., Кадушкин В.И., Протасов Е.А., Родионов А.Г. Определение электронной температуры вырожденного полупроводника в квантующих магнитных полях при нагреве электрическим полем. Известия ВУЗов, "физика", 1972, № 2, С.95-100.

3. Кадушкин В.И., Протасов Е.А., Родионов А.Г'., Толокнов Н.А. Определение эффективной температуры выро«дснного л- && в квантующем магнитном поле. ФТП, 1974, Т.8, Г» 9, СЛ786-Г788.

4. Кадушкин В.И. Осцилляции магнитосопротивления в сильном электрическом поле. ФТП, Т974, Т.Т6, Р т0, С.2903-2906.

5. Кадушкин З.И. Релаксация энергии к импульса в /¡г- в квантовом пределе. ФТП, 1975, Т.9, № 9, С.1706-1709.

6. Удалов В.Ф., Кадушкин В.И., Казаков В.В. Магнитодиодный датчик угла поворота. Известия ВУЗов СССР, Приборостроение, 1979, Т.22, № I, С.23-25.

7. Кадушкин З.И., Удалов В.Ф., Розенфельд Ф.И. Бесконтактный магнитодиодный датчик перемещений. Измерительная техника, 1937,

№ 4, С.23-24.

8. Кадушкин В.И. О монотонной составляющей осцилляций фотомагнитного эффекта типа Щубникова-де Гааза. Известия ВУЗов СССР, Физика, 1979, № 5, С.П7-П8.

9. Кадушкин В.И. Особенности квантовых осцилляций Щубникова-де Гааза поперечных кинетических коэффициентов. Известия ВУЗов СССР, Физика, 1979, № 5, С.60-65.

10. Кадушкин В.И. Релаксация импульса электронов а- Ж/ в маг-

нитном поле. ФТП, 1980, Т. 14, 10, С.2015-2019.

11. Кадушкин В.И. Нетепловое уширение уровней Ландау осцилляций поперечного магнетосопротивления и фотомагнитного эффекта, ФТП, 1931, Т.15, № 2, С.230-240.

12. Кадушкин В.И. Электрополевой гистерезис магнетосопротивления

, ФТП, Т98Т, Т.Т5, Р 4, С.775-777.

13. Кадушкин В.И. Подвижность и релаксация электронов образцов конечных размеров и при 4,2 К в магнитном поле. Известия ВУЗов СССР, Физика, 1931, !,"> 7, С.Т21-Т22.

Т4. Кадушкин В.И., Садофьев Ю.Г., Дордчжн Г.С. Фотогальваномагнит-ные явления в тонких слоях арсенида галлия, полученных эпитак-

3 5

сией из молекулярных пучков. В кн.: "Физика соединений AB. Новосибирск, I98T, С.Т25-Т26 (344 С.).

15. Кадушкин В.И. Релаксация энергии горячих электронов в квантующем магнитном поле. В кн.: "Физика соединений А^В^, Новосибирск, 1931, С.218-219 (341 С.).

16. Кадушкин В.И. Подвижность электронов d классическом магнитном поле из измерений @.!Э при 4,2 К. Известия ВУЗов СССР Физика, № 4, C.I00-T0T.

17. Кадушкин В.И. Нелинейные гальваномагнитные явления в квантовом пределе. Известия ВУЗов, Фмзика, 1982, )."» 4, C.98-I00.

13. Кадушкин В.И. Особенности разогрева электронов вырожденного //- tfnSS в квантующем магнитном поле. ФТП, 1983, Т. 17, № 6, С. IIT3-III5.

Т9. Кадушкин В.И., Садофьев Ю.Г., Суслов А.И. Осцилляции электронной температуры в магнитном поле вырожденных и <*-ФТТ, 1983, Т.25, К 7, С.1933-1937.

20. Кадушкин В.И. Осцилляции электронной температуры в квантующем магнитном поле. В кн: Плазма и неустойчивость в полупроводниках. Тезисы докладов У Симпозиума. Вильнюс, 1933, С.102-103.

21. Кадушкин В.И. Особенности разогрева электронов вырожденного /г- Уп££ в квантующем магнитном поле. Известия ВУзов СССР, Физика, Т983, I? 12, C.IT9-I2I.

22. Денисов Л.Г.; Кадушкин В.И., Садофьев Ю.Г. Методы контроля соединения А'%°. Обзоры по электронной технике. Серия 6. Материалы. Москва, ЦНИИ "Электроника", 1984, 42 с.

23. Блюмина М.Г., Денисов A.A., Кадушкин В.И., Сеничкин А.П. Особенности явлений переноса ZD электронов /?s/£$/?s гетороетруктур в классическом магнитном поле. Тезисы докл.У Всесоюзной конф. "Тройные полупроводники и их применение", Кишинев, 1937, C.I74.

24. Денисов A.A., Кадушкин В.И., Сеничкин A.A. Разогрев ZD электронов полупроводниковых'гетероструктур в классическом магнитном поле. Тезисы докл.У Всесоюзной конф. "Тройные соединения их применение". Кишинев, 1987, С.175.

25. Кадушкин В.И., Денисов A.A. Фотомагнитный эффект в л- 3nS£ в квантовом пределе. ФТП, 1933, Т.22, 3, 6.558-560.

26. Кадушкин В.И., Денисов A.A., Сеничкин А.П. Эффективная температура и релаксация энергии 2^?электронов /&a/?s. ФТП, 1989, Т.23, № 7, C.II99-T203.

27. Кадушкин В.И., Денисов A.A., Сеничкин А.П. Аномалии низкотемпературной проводимости канала с 2 электронами гетерострук-туры л- ёа&. ФТП, 1989, Т.23, 9, C.I702-I704.

28. Кадушкин В.И., Денисов A.A., Колосова C.B. Время релаксации импульса 23 электронов в классическом магнитном поле. ФТП, 1989, Т.23, № IG, C.T72I-I724.

29. Кадугакин В.И., Сеничкин A.A. Энергетическая и импульсная релаксация 2^электронов в квантующем магнитном поле. ФТП,1990,

, Т.24, № б, С.TT09-IITI.

30. Кадушкин В.И.,Сеничкин А.П. Анизотропия квантовых осцилляций магнстосопрогивления и проводимость гетероструктур с ^электронами. ФТП, 1990, Т.24, № 6, C.ÎIII-ITI3.

ЗТ. Кадушкин В.И., Сеничкин А.П., Фомичев С.И. Фотомагнитний эффект в системе п. /?£ с 2V электронами. ФТП, 1990, Т. 24, Г' 7, С Л279-1281.

32. Кадушкин В.И., Кульбачинский В.А. Особенности затухания квантования Ландау в гетероетруктурах с 22?электронами. Тезисы докладов У Всесоюзной конф.по физическим процессам в полупроводниковых гетероетруктурах, Калуга, 1990, С.229-230.

33. Денисов A.A., Кадушкин В.И. Осцилляции Щубникова-де Гааза как метод исследований совеиенства границы раздела гетероперехода Аг/йу/^А*/?s . Тезисы докладов У Всесоюзной конф.по физическим процессам в полупроводниковых гетероетруктурах. Калуга, 1990, С.233-2.34.

34. Кадугакин В.И., Сеничкин А.П., Фомичев С.И. Фотомагнитный эффект в гетеросистеме с 2Dэлектронами. Тезисы докладов У Всесоюзной конф.по физическим процессам в полупроводниковых гетероетруктурах, Калуга, Т990, C.23J-232.

35. Бурыгина Т.А., Кадушкин В.И., Сеничкин А.II. Анизотропия явлений переноса при 77 К в гетероетруктурах с 2Dэлектронами на подложках с сильной разориентацией. Тезисы докладов У Всесоюзной конф.по физическим процессам в полупроводниковых гетероетруктурах. Калуга, 1990, С.235-236.

36. Кадушкин В.И. Влияние температуры на ударение уровней Ландау ФТП, 1990, Т.24, В 10, C.2029-203I.

37. Кадушкин З.И., Сеничкин А.П..Анизотропия кинетических эффектов в гетероетруктурах с 2D электронами на сильно разориеити-рованных подлогах. ФТЛ, 1990, Т.24, Г» 12. С.2471-2478.

38. Кадушкин В.И., Кульбачинский В.А., Сеничкин А.П. Двухкомпо-нентное уширение уровней Ландау в гетероструктурах с 22) электронами. Поверхность, 1991, Т. 12, },« б, С. 156-158.

39. Кадушкин В.И. Затухание квантования Ландау как метод изучения совершенства границы раздела гетероперехода с 22) электронами. ФТП, 1991, Т.25, >5 2, С.571-575.

40. Кадушкин В.И., Кульбачинский В.А. Фаза осцилляций магнитокине-тических коэффициентов вырожденных двумерньк электронов. ФТП, 1991, Т.25, J? 4, C.6T2-6I6.

41. Кадушкин В.И., Ивашова Т.А. Гетероструктура с 2D электронами как датчик Холла. ФТП, I99T, Т.25, 5, С.830-832.

42. Brandt MS., KuffccficnsiU К/?., KaJds&n V.l.,

• Losovtk Yu.£. A/on&'ntar ¿> //eter-tfst

¿i/r of ¿-ous 7ef»/>erata/~c гл

. ¿¿at. Sof. , 1991, VT 163, P.KI5-KT8.

43. Кадушкин В.И.,'Ивашова Т.А. Высокочувствительный датчик Холла на основе селективно-легированной гетеросистемы с 2J> электронами как четырехполюсник. ФТП, 1992,' Т.26, № 2, С.384-386.

44. Кадушкин В.И. Стимулированные магнитным полем осцилляции стационарной ЭДС в системе 2D- 3D вырожденных электронов. ФТП, Т992,-Т.26, Р 5, С.806-810.

45. Кадушкин В.И., Фоми^.ев С.И., 227-3jJ электронная система -квантовый диод. Г. Общие свойства, ФТП, 1992,Т.26, Г? 5, С.8П-817.

46. Кадушкин В.И. Затухание квантования Лавдау как метод идентификации механизмов релаксации 2D электронов. ФТП, 1992, Т.26. Г- 7, С. 1323-1326.

47. Кадушкин В.И. Затухание квантования Лаццау как метод изучения • совершенства границы раздела гетероперехода с 2D электронами.

Электронная техника, 1991, № 4(258), С.35-38.

48. Кадуикин В.И., Сеничкин А.П. Фотемагнитный эффект в гетеросис-теме с 2J) электронами. Электронная техника, 1991, № 3(257),

С.48-50.

49. Кадушкин В.И., Сеничкин А.П. Анизотропия явлений переноса при 77 К в гетероструктурах с 2Я электронами на подло-хках с сильной разорнентацивй. Электронная техника, I99T, i? 3(257),С.3-6.

50. ь.И.Кадушкин. Фотомагнитный эффект П--JnS'lъ сильном электрическом и квантующем магнитном поле. ФТП,1993,т.27,в.5,с.667-673.