Anomalous Electronic Transport in High Mobility Corbino Rings
Sujatha Vijayakrishnan, F. Poitevin, Oulin Yu, Z. Berkson-Korenberg, M. Petrescu, M. P Lilly, T. Szkopek, Kartiek Agarwal, K. W. West, L. N. Pfeiffer, G. Gervais
我们报告了在两个多端 Corbino 样品中进行的低温电子输运测量,这些样品形成于 GaAs/Al-GaAs 二维电子气(2DEG)中,具有超高电子迁移率(≳20×10^6 cm²/Vs),且电子密度分别为 1.7 和 3.6×10^11 cm⁻²。在两个 Corbino 样品中,均观察到 1 K 以下电阻随温度变化的非单调行为。令人惊讶的是,在电子密度较低的样品中,电阻随温度升高而急剧下降,而在密度较高的样品中则观察到相反行为。为进一步研究,我们对具有相同异质结构的大型 van der Paauw 样品进行了输运测量,正如预期,它们表现出随温度单调变化的电阻率。最后,我们依据导致弹道和流体动力学电子输运的各种长度尺度,以及可能的 Gurzhi 效应,讨论了这些结果。
英文摘要:
We report low-temperature electronic transport measurements performed in two multi-terminal Corbino samples formed in GaAs/Al-GaAs two-dimensional electron gases (2DEG) with both ultra-high electron mobility ($\gtrsim 20\times 10^6$ $cm^2/Vs)$ and with distinct electron density of $1.7$ and $3.6\times 10^{11}~cm^{-2}$. In both Corbino samples, a non-monotonic behavior is observed in the temperature dependence of the resistance below 1~$K$. Surprisingly, a sharp {\it decrease} in resistance is observed with {\it increasing} temperature in the sample with lower electron density, whereas an opposite behavior is observed in the sample with higher density. To investigate further, transport measurements were performed in large van der Pauw samples having identical heterostructures, and as expected they exhibit resistivity that is monotonic with temperature. Finally, we discuss the results in terms of various lengthscales leading to ballistic and hydrodynamic electronic transport, as well as a possible Gurzhi effect.
Second Landau Level Fractional Quantum Hall Effects in the Corbino Geometry
对于某些测量,Corbino几何形状比Hall和van der Pauw几何形状具有明显的优势,因为它提供了体2DEG的直接探测,而没有由于边缘效应而引起的复杂性。这在使得能够经由体热力学测量检测5/2分数量子霍尔态的非阿贝尔熵中可能是重要的。我们报告的成功制造和测量的Corbino几何样品在超高迁移率GaAs异质结构,重点是在第二和更高的朗道能级的运输。特别是,我们报告的分数量子霍尔态的激活能隙,排除了所有的边缘效应,并外推的电导率前因子从阿克里欧斯适合。我们的研究结果表明,在第二朗道水平激活运输仍然知之甚少。这种Corbino设备的开发打开了使用其他几何形状中不可能的技术来研究5/2状态的可能性。
Bulk dissipation in the quantum anomalous Hall effect
即使在最低的温度下,量子反常霍尔(QAH)效应的测量表明寄生耗散导电通道的存在。寄生传导是否与体中或沿边缘的过程有关,目前尚无共识。在这里,我们接近这个问题,通过比较运输测量的霍尔条和科尔比诺几何器件制造的Cr掺杂(BiSb)$_2$ Te $_3$。我们确定在所有的温度值和面内电场的耗散的主要来源体传导。此外,我们观察到相同的击穿现象在两种几何形状,表明QAH相的击穿是一个散装过程。在这项研究中开发的方法可用于识别耗散的传导机制,在新的QAH材料,最终引导材料的发展实现QAH效应在更高的温度。
Tomographic flow regime vs even-odd effect for the magnetotransport in the Corbino geometry
Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Würzburg(维尔茨堡大学理论物理与天体物理研究所);Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat(维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat)
High Electron Mobility, Quantum Hall Effect and Anomalous Optical Response in Atomically Thin InSe
十年来对二维(2D)原子晶体的深入研究表明,它们的性质可能与母体化合物的性质有很大不同。这些差异由量子限制引起的能带结构的变化决定,并且如果潜在的晶格对称性发生变化,则这些差异最为显著。在这里,我们报告了一个高品质的二维电子气在几层InSe封装在六方氮化硼在惰性气氛下。载流子迁移率在室温和液氦温度下分别超过1,000和10,000 cm 2/Vs,允许观察到充分发展的量子霍尔效应。传导电子占据单个2D子带并且具有小的有效质量。光致发光光谱表明,带隙增加超过0.5 eV的厚度从散装双层InSe。InSe单分子膜的带边光响应消失,这归因于单分子膜的镜面对称性。封装的2D InSe扩展了石墨烯类半导体家族,并且在质量方面与原子薄的二硫属化物和黑磷竞争。
High-mobility transport anisotropy and linear dichroism in few-layer black phosphorus
二维晶体是纳米电子学的新兴材料。该领域的发展需要候选系统具有高载流子迁移率和与石墨烯相反的足够大的电子带隙。在这里,我们提出了一个详细的理论研究的原子和电子结构的少层黑磷(BP),以预测其电学和光学性质。该系统具有直接带隙,可调从1.51 eV的单层到0.59 eV的5层样品。我们预测的迁移率是空穴占主导地位,相当高,高度各向异性。该单层具有极高的空穴迁移率(约10000 cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$)和反转各向异性的异常弹性性质。光吸收光谱表明垂直面内方向之间的线性二向色性,这允许光学测定的晶体取向和光学激活的各向异性传输特性。这些结果使少层BP成为未来电子学的一个有前途的候选者。
Anomalous transport in quasiperiodic lattices: emergent exceptional points at band edges and log-periodic oscillations
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院)
Anomalous ambipolar transport in depleted GaAs nanowires
我们利用偏振微发光技术研究了n型耗尽GaAs纳米线($ \approx 10^{17}$ cm $^{-3}$掺杂水平)中的光生载流子电荷和自旋输运。在6K,长距离的尾巴出现在发光的空间分布,指示电荷和自旋输运,仅受限制的NW的长度。该尾部与激发功率和温度无关。使用自洽计算的基础上的漂移扩散和泊松方程以及光生载流子的统计(范Roosbroeck模型),它被发现,这是由于光生载流子漂移的内部电场比通常的双极模型预测的电场大近两个数量级。这种大电场的出现是由于两种效应。首先,对于导带最小值和价带最大值的空间波动中的传输,电子迁移率被内部电场激活。这意味着,以一种违反直觉的方式,空间波动有利于长距离传输。其次,由于有限的NW长度,载流子输运的范围进一步增加,这种效应在一维系统中起着关键作用。