Проблема резервуара дырок в нетрадиционной картине квантового эффекта Холла в двойной квантовой яме p-HgTe/CdHgTe / Якунин М.В., Криштопенко С.С., Подгорных С.М., Попов М.Р., Неверов В.Н., Teppe F., Jouault B., Desrat W., Михайлов Н.Н., Дворецкий С.А.

В связи с обнаружением аномально широкого плато квантового эффекта Холла (КЭХ) всистемах с дираковскими фермионами — в эпитаксиальном графене [1,2] и слое HgTe критическойтолщины [3] — и актуальностью этого явления для метрологии в последнее время возродилсяинтерес к старой идее резервуара носителей тока как механизма формирования структуры КЭХ [4].Предполагается, что с ростом магнитного поля некий резервуар непрерывно поставляет мобильныеносители тока в двумерный слой, в результате первое (со стороны сильных полей) состояние КЭХможет продолжаться до гигантских полей [2]. Рассматриваются разные варианты такого резервуара:локализованные состояния на гетерогранице графена и подложки SiC, некие карманы с высокойплотностью носителей внутри слоя графина. А в слое p-HgTe в качестве такого резервуара можетвыступать боковой максимум валентной подзоны, то есть особенность собственного энергетическогоспектра без привлечения каких-либо неоднородностей вструктуре.Ранее мы обнаружили необычную структуру КЭХ вдвойной квантовой яме (ДКЯ) p-типа проводимости,состоящей из двух слоев HgTe критической толщины 6.5 нм,разделенных барьером CdHgTe в 3 нм [5]. Одним изспецифических элементов этой структуры является аномальноширокое состояние с номером i = 2 (плато холловскогосопротивления xy = h/ie2), переходящее в сильных полях всостояние i = 1. Тогда как в перечисленных выше примерахречь шла только об аномально широком первом состоянииКЭХ. На основе рассчитанного зонного спектра и картиныуровней Ландау мы показали, что наличие перехода 2–1связано со спецификой энергетического спектра ДКЯ,аномально широкое плато i = 2 не может существовать вмонослое HgTe. Положение перехода 2–1 соответствуетi = 1.5 и дает информацию о концентрации дырок в сильном поле. В нашей ДКЯ она существеннобольше, чем это следует из картины КЭХ в слабых полях — в 4 раза больше в исходном состоянииобразца и может изменяться с помощью потенциала затвора Vg и ИК-подсветки. Таким образом, мыколичественно показали, что концентрация мобильных дырок действительно увеличивается с полем.