Transição de fase no efeito Hall, em camadas de inversão de materiais com gaps estreitos.

• Main Author: Santos, Marta Silva dos
• Other Authors: Marques, Gilmar Eugenio
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 1989
• Subjects: Efeito Hall; GAPs estreitos; Hall effect; MOSFET; Narrow GAP
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54131/tde-28052009-092722/

A Aproximação de Massa Efetiva para a função evnvelope multi-componente, na presença de uma interface, desenvolvida por Marques e Sham, será utilizada aqui, para materiais de gap estreito do grupo II-VI, da seguinte maneira: A) A forte interação entre bandas de condução e valência, nestes materiais, é justificada em um Hamiltoniano de Kane (6x6) modificado, contendo todas as ondas de Bloch propagantes e evanescentes. Na presença de uma interface, a função de onda eletrônica, &#936, é composta de uma onda de Bloch incidente, uma refletida e duas evanescentes, com a mesma energia E e momento paralelo k. Já que a estrutura da maioria dos isolantes utilizados são desconhecidos, a interface semicondutor-isolante por ser considerada como uma barreira infinita, de modo que, &#936, se anule na interface. Existe uma fina região de espessura &#945 na interface, onde o decaimento das ondas evanescentes é indispensável. Distante desta região, as ondas evanescentes possuem um papel insignificante e eventualmente anulam-se. O limite de &#945 &#8594 0 determina as condições de contorno para cada componente da função de onda envelope na interface. B) As condições de contorno são usadas para computar a estrutura de subbandas e o potencial auto-consistente para o Hg1-xCdxTe. A mais interessante característica é o afastamento dos estados de spin duplamente degenerados. Estes resultados serão utilizados para encontrarmos a dependência da energia das subbandas com um campo magnético perpendicular à interface. C) A magneto-condutividade longitudinal é calculada como função do campo magnético B &#8869. Efeitos das interações elétron-elétron e elétrons-impureza são levadas em conta nas aproximações de Hartee-Foch e auto-consistente de Born, respectivamente. Para uma interação elétron-impureza finita, encontram-se fatores de preenchimentos críticos dos níveis de Landau, onde transições de fase são observadas. Estes resultados explicam as descontinuidades presentes, em medidas experimentais, na magneto-resistividade longitudinal e transversal (Hall), em MISFET de Hg (Cd)Te. === The Effective Mass Approximation for multi-component envelope wave function in the presence of an interface in the MOSFET system, developed by Marques and Sham, will be used here, for II-VI narrow-gap semiconductors, in the following way: A) The strong interaction between conduction and valence bands, in these materials, is justified. The (6x6) Kane type modified Hamiltonian is used and the total wave function contains every propagating and evanescent waves. For an interface, the total function, &#936, is composed of one incident and one reflected and two evanescent Bloch waves, with energy E and parallel wave-vector k. Since the band structure of the most used insulators is usually not well known, the insulator-semiconductor interface can be assumed as an infinite barrier; therefore, the total wave-function there can set to zero. The semiconductor evanescent Bloch waves are indispensable in a thin layer, of thickness &#945, close to this region. Far away from the interface their role are insignificant and can be neglected. In the limit &#945 &#8594 0, the boundary condition for each the limit the total Bloch wave function, are derived. B) These boundary conditions are used to calculate the self-consistent electric subband and potential for MISFET of Hg1-xCdxTe. The subbands present a very important spin splitting, due to the internal electric field. C) The effect of a perpendicular magnetic field is also studied and the longitudinal magneto-conductivity are calculated. The effect of electron-electron and electron-impurity interactions are respectively accounted for in the Hartee-Fock and self-consistent Born approximations. For critical electron-impurity interaction, the Landau level filling shows a phase transition at a given fractional occupation (or magnetic field). These results are experimentally observed in both longitudinal and transverse (Hall) magneto-resistance for Hg(Cd)Te.