Estudio experimental de la magnetorresistencia transversal en heteroestructuras pseudomórficas de InxGa1-xAs

Résumé

Se ha diseñado y montado una técnica experimental para estudiar las propiedades de magnetotransporte en estructuras pseudomóficas de GaAs/InxGa1-xAs/A1yGa-yAs. En estas estructuras se forma un pozo cuántico en el InxGa1-xAs, que contiene un gas de electrones bidimensional. El estudio de este tipo de muestras tiene un interés fundamental y tecnológico; debido a su alta densidad electrónica y gran movilidad, se pueden emplear en dispositivos de potencia y electrónica rápida, por otra parte permiten estudiar propiedades básicas de un gas bidimensional de electrones, en cierto modo, mejor que en las más tradicionales de GaAs. Al aplicar un campo magnético perpendicular a dicho gas, se establece una estructura de niveles de energía, denominados niveles de Landau, mas o menos ensanchados por la presencia de impurezas y defectos; dicho ancho está relacionado con un tiempo de vida cuántico. Se pueden producir en el canal bidimensional de estas muestras dos efectos cuánticos macroscópicos a partir de un cierto valor del campo magnético: Oscilaciones en la componente diagonal de la magnetorresistencia transversal denominado efecto Shubnikov-de Haas y mesetas en la componente no-diagonal de la misma magnetorresistencia denominado efecto Hall cuántico. Con el estudio de estas dos componentes hemos obtenido por una parte la densidad electrónica y el tiempo de vida clásico y por otra hemos determinado la masa efectiva de los electrones en el gas, el tiempo de vida cuántico y la contribución de los estados de borde a la magnetoconductividad. Se ha determinado la masa efectiva a partir de la variación con la temperatura de la amplitud de las oscilaciones Shubnikov-de Haas, en las regiones de campo magnético bajo y medio, empleando la relación cuadrática entre la magnetorresistencia y la densidad de estado al nivel de Fermi. El tiempo de vida cuántico se ha determinado de la variación de la amplitud de las oscilaciones Shubnikov-de Haas con el campo magnético en un amplio margen de dicho campo. La contribución de los estados de borde a la magnetoconductividad se ha determinado a partir del termino no-clásico de la ecuación de Streda, combinando resultados experimentales de las dos componentes de la magnetoconductividad con un modelo basado en dicha ecuación.