В этом отношении двумерный электронный газ существенно отличается от электронов, свободно движущихся в трех измерениях. Движение в третьем направлении (вдоль магнитного поля) приводит к тому, что энергия электрона становится равной сумме энергии одного из уровней Ландау и кинетической энергии его движения в этом направлении. Так как кинетическая энергия является непрерывной функцией скорости электрона, то плотность электронных состояний в зазорах между уровнями Ландау становится отличной от нуля. По этому в трехмерных структурах не наблюдается никаких энергетических зазоров, и предпосылки для появления квантового эффекта Холла отсутствуют. - Удивительно, но для экспериментального наблюдения квантового эффекта Холла необходимо наличие в образце структурных несовершенств или примесей.
- Они приводят к уширению уровней Ландау. Около каждого уровня формируется зона так называемых расширенных состояний (extendedstates), которые по своей природе являются делокализованными.
- Когда расширенные состояния заполняются электронами, некоторые из электронов захватываются ловушками, что означает их локализацию. Образующиеся таким образом локализованные состояния (localized states) расположены в энергетических промежутках между расширенными состояниями.
- В магнитном поле локализованные состояния могут существовать только в том случае, если их энергии находятся в промежутках между уровнями Ландау, тоесть вне зоны расширенных состояний (заштрихованные области). Таким образом, структурные дефекты преобразуют дискретные уровни Ландау в зоны расширенных состояний, разделенных зонами локализованных состояний.
- Электроны в локализованных состояниях не участвуют в переносе заряда через структуру; это могут делать только электроны в расширенных состояниях. Границу между локализованными и расширенными состояниями называют границей подвижности
- Расширенные состояния окружают дефекты и простираются вдоль поверхностной границы образца, формируя так называемые
Do'stlaringiz bilan baham: |
