بررسي سيستم گاز الكتروني دو بعدي در چاه كوانتومي مبتني بر GaAs (بررسي اثر صحيح هال كوانتومي و مطالعه ي ساختار باند)

Study of GaAs based two dimensional electronic gas system (IQHE and Band alignment)

گاليم آرسنيد GaAs به عنوان يك نيمرساناي پركاربرد، توسط روش‌هاي مختلف از ديدگاه ترابردي و اپتيكي مورد بررسي و مطالعه قرار گرفته است. در اين مقاله خواص ترابرد سيستم گاز الكتروني دو بعدي در حضور ميدان مغناطيسي براساس ساختار كريستالي رشد داده شدهGaAs/Al0.35Ga0.65As توسط نمونه ساخته شده گزارش شده است. آثار ناشي از ترابرد كوانتومي حامل هاي بار، توسط نوسانات كوانتومي در سيگنال مقاومت طولي و همچنين پلاتوها در سيگنال هال مشاهده شده اند. نمونه شامل چگالي سطحي حامل بار نسبتا بالا ((ns=6.24×1011 cm-2 و تحرك پذيري مناسب (μ=1.9×105cm-2/V.s) در دماي 1.6 كلوين مي باشد. نمونه تهيه شده براي مشاهده اثر هال كوانتومي صحيح از نظر شماتيكي به شكل مستطيلي (با نسبت ابعاد 7 ) با نام مصطلح هال بار است كه براي اين آزمايش ها ساخته شده است. نمونه در انتهاي بخش دماي فوق پايين از يك مگنت ابررسانا در دماي T = 1.6 K واقع شده است در حالي كه جريان موثر 250 نانوآمپري از آن در حالت باياس شده عبور مي كند و ميدان مغناطيسي از 0 تا ميزان 3 تسلا افزايش مي يابد و در همين حين سيگنال هاي ولتاژ اثر هال و ولتاژ طولي توسط روش استاندارد lock-in اندازه‌گيري مي شود. آزمايش فوق به عنوان ابزاري جهت شناسايي فيزيك سيستم گاز الكتروني دوبعدي در چاه كوانتومي مبتني بر گاليم آرسنيد مورد استفاده قرار گرفته است.

GaAs as a well-known semiconductor investigated through different types of both transport and optical based characterization techniques. We studied GaAs/Al0.35Ga0.65As based two dimensional electronic gas system (2DEGs) through magneto-transport measurements (integer quantum hall effect) as well as band diagram alignment for the related structure. We observed quantum oscillation in longitudinal resistance as well as platues in hall signal as a signature of quantum hall effect. The GaAs based QW has a relatively high carrier density (ns=6.24×1011 cm-2) with mobility of μ=1.9×105 cm-2/V.s at base temperature of 1.6 Kelvin. The large hall bar sample with aspect ratio of 7 fabricated for these measurements from MBE grown GaAs wafer. The sample sits at the bottom of VTI within superconducting magnet. Standard lock-in technique used for our measurements to probe the mentioned physics related to 2DEGs of our sample.