Управляемая искусственная двумерная среда на основе макроскопического массива островков / Шуплецов А.В., Кунцевич А.Ю., Нунупаров М.С., Приходько К.С.

Метаматериалы, то есть модулированные среды,обладают повышенной функциональностью по сравнению соднородными материалами. В настоящей работе мы реализуемэффективную среду в Si-МДП структуре. Системапредставляет собой 2D газ с массивом островков (период 5мкм). Концентрация электронов в основном двумерном газе иостровках управляется двумя независимыми затворами.Отличия такой среды от однородной проявляются внизкотемпературном транспорте. Размеры островковзначительно превышают длину свободного пробега (~50 nm),что позволяет считать систему классической.Эффект Холла такого массива, казалось бы, должен представлять что-то среднее междуэффектом Холла в основном газе и островках, но он демонстрирует сильно нелинейную зависимостьот магнитного поля, а в малых полях - и от температуры. Ещё более удивительным является то, чтоэффект Холла может демонстрировать немонотонную зависимость от напряжения на затворе:казалось бы, чем больше электронов, тем меньше должно быть холловское сопротивление. Этиособенности холловского сопротивления могут быть объяснены качественной моделью,учитывающей перераспределение транспортного тока в зависимости от проводимостей в островках иосновной площади двумерного газа. Например, когда проводимость островков выше проводимостиосновного газа, транспортный ток течет преимущественно в островках, они же и дают вклад в эффектХолла. Температурная зависимость эффекта Холла происходит, по-видимому, из-за различногоповедения подвижностей в газе и островках, обусловленного слабой локализацией.Ещё один известный низкотемпературный эффект,проявляющийся в Si-МДП структурах, - это переход металлизотятор (ПМИ). Когда концентрация в островкахустанавливается малой, транспортный ток течет только подвумерному газу и ПМИ наблюдается. По мере наполненияостровков электронами "металлическая" температурнаязависимость сопротивления подавляется. Этот эффект, повидимому, связан с тем, что островки окружены переходнымиобластями, концентрация электронов в которых мала, итемпературная зависимость проводимости диэлектрическая. Сростом концентрации в островках, транспортный ток начинаетзатекать в них, попутно проходя через "диэлектрические"области. Таким образом, нами было показано (см. такжепрепринт [1]), что в макроскопически неоднородной управляемой 2D системе реализуется ряд новыхявлений, которые качественно можно объяснить различными режимами протекания тока. Переходмежду ними управляется напряжениями на независимых затворах.