GaAs/Ga1x-AlxAs çoklu kuantum kuyularında kuantum hall olayı ve shubnikov-De haas osilasyonları

Abstract

TÜRKÇE ABSTRAKI (en fazla 250 sözcük ) : fTOBİTAK/TÜRDOK'un Abstrak Hazırlama Kılavuzunu kullanınız.) ÖZET Kuyu genişlikleri 50-145 Â aralığında olan Hail çubuğu geometrisinde hazırlanmış GaAs/Gaı_xAlxAs çoklu kuantum kuyuları (MQW) örneklerinde akım-gerilim (I-V) karakteristikleri, Kuantum Hail Olayı (QHE) ve Shubnikov-de Haas (SdH) osilasyonlan ölçümleri yapıldı. Enine ve boyuna magnetorezistans ölçümleri, (i) örgü sıcaklığı sabit tutularak (r0sl,5 K) elektrik alanın (luA < DC akım < 5mA), ve (ii) elektronlan ısıtmayacak kadar düşük elektrik alam (DC akım s50uA) uygulanarak örgü sıcaklığının {T^<TL<A,2K) fonksiyonu olarak yapıldı. Magnetik alan (0-2,3 T) örneklerin düzlemine dik olarak uygulandı. Verileri otomatik olarak toplamak ve analiz etmek için bir yazılım geliştirildi. Enine magnetorezistans verilerinde gözlenen kuantize Hail platolarından geçirilen doğru yardımıyla, Hail taşıyıcı yoğunluğu belirlendi ve h/e2 niceliği'nin değeri hesaplandı; h/e2 için bulunan değer literatürde verilenler ile uyumludur. Boyuna magnetorezistans verilerinin magnetik alana göre ikinci türevinin negatifi hesaplanarak SdH osilasyonlan elde edildi. Bu yöntemle elde edilen SdH osilasyonlan ile mevcut kuramsal ifadeler arasında çok iyi uyum olduğu gözlendi. SdH osilasyonlanmn genliğinin sıcaklık ve magnetik alanla değişiminden iki-boyutlu (2D) elektronlann etkin kütlesi ve Dingle sıcaklığı belirlendi. Osilasyonlann periyodu kullanılarak Feraıi enerjisi ve 2D elektron yoğunluğu hesaplandı. Kuramsal modellerin öngördüğü gibi, 2D elekronlann etkin kütlesi kuantum kuyu genişliği azaldıkça artmaktadır. SdH osilasyonlanmn genliğinin örgü sıcaklığı ve uygulanan elektrik alana bağlı değişimleri karşılaştırılarak, elektron sıcaklığı hesaplandı.

İNGİLİZCE ABSTRAKI fen fazla 250 sözcak) : ABSTRACT Shubnikov-de Haas (SdH) effect, Quantized Hall Effect (QHE) and current-voltage (I-V) measurements have been carried out in Hall-bar shaped GaAs/Gai_xAlxAs multiple quantum well (MQW) samples with differing well widths in the range 50-145 Â. Transverse and longitudinal magnetoresesistance measurements have been made as functions of (i) the applied electric field (luA <, DC current ^ 5uA) at a fixed lattice temperature (To^l.5 K), and (ii) the lattice temperature (T` < TL ^ 4.2 K) at an electric field (DC current s 50 uA) low enough to avoid electron heating. Steady magnetic fields up to 2.3 T were applied perpendicular to the plane of the samples. A software has been developed for automatic data acquisition and analysis. The slope of the straight line connecting the quantized Hall plateaus observed in transverse magnetoresistance has been used to determine the Hall carrier density and to obtain a value for h/e2, which is in good agreement with those given in the literature. To remove the effects of background magnetoresistance and to extract the SdH oscillations, the negative second derivative of the longitudinal magnetoresistance has been calculated with respect to the magnetic field. It is shown that SdH oscillations obtained by this method fit well to the existing theoretical expressions. The effective mass and the Dingle temperature of two-dimensional (2D) electrons are determined from the temperature and magnetic field dependencies of SdH amplitude. The Fermi energy and the 2D electron density are calculated using the period of SdH oscillations. The effective mass of 2D electrons decrease with increasing well width in accord with theoretical predictions. The electron temperature (TE) is determined by comparing the temperature and the electric field dependencies of oscillation amplitude.