Отрицательная поляризуемость двумерных электронов в квантовых ямах HgTe / Алёшкин В.Я., Германенко А.В., Миньков Г.М., Шерстобитов А.А.

Известно, что электроны, занимающие нижнюю подзону размерного квантования в квантовыхямах полупроводников с нормальной зонной структурой обладают положительной поляризуемостьюпо отношению к электрическому полю E, направленному по нормали к квантовой яме. Этоопределяется тем, что электрон в квантовой яме GaAs/AlAs под воздействием электрического полясмещается в сторону действующей со стороны электрического поля силы eEF.В данной работе исследована поляризуемость электронов в квантовых ямах HgTe/CdTe.Расчеты проводились в четырехзонной модели Кейна с учетом деформационных эффектов ипонижения симметрии на гетеро границах.Показано, что электроны, находящиеся в нижнейподзоне размерного квантования в квантовыхямах HgTe/CdTe под действием электрическогополя смещается в направлении противоположномдействующей силе. Такое поведениеприводит к тому, что электронный газ вквантовых ямах HgTe/CdTe обладаетотрицательной поляризуемостью в широкомдиапазоне концентраций электронов.Аномальный знак поляризуемостинаблюдается и в тех случаях, когда квантовая ямаформируется твердым раствором HgCdTe. Однакопо мере увеличения доли кадмия в квантовой ямеполяризуемость увеличивается и становитсяположительной при доле кадмия более 16.8%. Этозначение соответствует концентрации, при которой спектр объемного материала трансформируетсяиз бесщелевого в щелевой, а зоной проводимости становится зона Г6. Поскольку с увеличением доликадмия в квантовой яме уменьшается вклад состояний зоны Г8 в волновые функции электронов зоныпроводимости, то можно сделать вывод об определяющей роли состояний зоны Г8 в аномальномповедении поляризуемости электронного газа в квантовой яме HgTe/CdTe.В работе сделана оценка влияния поляризуемости электронного газа на диэлектрическуюпроницаемость квантовой ямы. Показано, что отрицательная поляризуемость двумерных электроновможет уменьшить диэлектрическую проницаемость на величину до 15 процентов. Отрицательнаяполяризуемость может быть обнаружена при исследованиях эффекта Керра и/или Поккельса, а такжеона может проявляться в емкостных экспериментах, выполненных на гетероструктурах HgTe/CdTe сполевым электродом.