Зонный спектр в гетероструктурах HgTe/CdHgTe p-типа и его перестройка с изменением температуры

Abstract

Выполнены исследования спектров магнитопоглощения и спектров межзонной фотопроводимости при различных температурах в квантовых ямах HgTe/CdHgTe с дырочным типом проводимости. Показано, что в образце с нормальной зонной структурой наблюдается сдвиг положения красной границы в сторону больших энергий с ростом температуры, что указывает на увеличение ширины запрещенной зоны в квантовой яме. В образце с инвертированной структурой впервые наблюдалось смещение красной границы в сторону меньших энергий, связанное с топологическим фазовым переходом от инвертированной зонной структуры к прямой с увеличением температуры. Результаты экспериментальных исследований находятся в согласии с теоретическими расчетами зонной структуры, выполненными на основе модели Кейна. К настоящему времени зонная структура КЯ HgTe/CdHgTe исследована достаточно подробно как транспортными (см. [3-10] и ссылки в них), так и магнитооптическими методами (см. [11][12][13][14][15][16][17][18] и ссылки в них). Однако подавляющая часть исследований была выполнена на образцах с электронным типом прово-димости. К примеру, было показано, что инверсия зон в КЯ HgTe/CdHgTe приводит к пересечению нижнего уровня Ландау зоны проводимости (n = −2) и верхнего уровня валентной зоны (n = 0) [11]. В дальнейшем было продемонстрировано, что имеет место антипересечение этих уровней, что вызвано их взаимодействием, свя-зываемым с отсутствием центра инверсии в объемном кристалле [13,15,16].В то же время исследования валентной зоны в КЯ HgTe/CdHgTe выполнялись лишь транспортными ме-тодами (см., например, [7][8][9]), при этом управление концентрацией носителей осуществлялось с помощью затвора. В работе [7] было показано, что для полуме-таллической КЯ наблюдается огромное количественное 1588