半导体低维结构器件和物理低温下一维有序排列量子点阵列中的空穴.DOC

低温下一维有序排列量子点阵列中的空穴输运研究 张红云*, 袁豪, 钟振扬, 樊永良, 蒋最敏 复旦大学表面物理国家重点实验室 上海　200433 Email: 062019031@fudan.edu.cn 摘要： 　　利用分子束外延(MBE)在刻有一维沟道的p型Si(100) 图案衬底上，制备出一维有序排列的量子点, 如图1(a)所示, 并在GeSi量子点下10 nm处，预埋有一层5 nm的δ层(2 x 1018 cm-3 硼掺杂)，样品结构如图1(b)所示. 当温度低于22 K左右，沿一维沟道的纵向电阻明显低于沿垂直沟道的横向电阻(图2(a))。我们认为，两个方向上的电阻差别，是由于不同的导电层参与载流子输运引起的。沿纵向，量子点层与硼掺杂的δ层共同参与导电，而在横向，由于沟道周期大（350 nm），载流子在不同沟道间量子点无法跳跃输运，只有δ层对横向输运有贡献，因此横向电阻高于纵向电阻。通过不同导电层的电阻与温度的函数关系分析(图2(b))，发现低温下两个导电层中载流子的输运均遵从二维体系的Mott变程跳跃（VRH）模型。如图 3 所示，在变程跳跃机制下的样品磁阻随磁场展现出先增大后减小的现象，并且电阻最大值随温度降低，更靠近低场区。我们认为是，这是波函数收缩导致的δ层正磁阻与量子点层中量子点能级偏移效应引起的负磁阻相互竞争的结果。 图 1. (a) 未盖Si覆盖层的GeSi量子点的AFM扫描图像　 (b) 样品结构示意图 图 2. (a) 低温下样品横向电阻与纵向电阻 (b) 样品电阻与温度的关系　　 　　　　　　　　　图 3. 不同温度（7K, 10K, 12K, 20K, 28K）下样品的磁阻. 半导体低维结构器件和物理