Shubnikov – De Gaazning ikki o'lchovli elektron tizimlardagi optik ossillyatsiyalari

Бундан ташқари [1-10] ишларда квант осцилляция эффектларига (квант холл эффекти, Шубников-де Гааз ва де Гааз-ван Альфен эффектлари) ёруғликнинг таъсири тажрибада аниқланган. Шубников-де Гааз динамик осцилляциялари эркин заряд ташувчиларнинг квант физик, механик жараёнлариниакс эттирувчи машҳур фундаментал ҳодисалар қаторига киради. Хусусан, квант ўлчамли материалларда ушбу ҳодисани намоён этувчи квант холл эффектининг кашфиёти ҳисобланади [1-2]. Квант магнит эффектларини статик ўтказувчанлик жуда яхши ўрганилган бўлсада, ушбу эффектларнинг ёруғлик (оптик кузатувдаги) таъсиридаги ўлчамлар жуда кам тадқиқотлар билан чекланган [2-5]. Тажрибавий қийинчиликлар туфайли квант ўранинг магнитоқаршилик ва магнит сингдирувчанлик осцилляцияларини оптик кузатувларини тахлил қилишлари етарли ўрганилмаган. Ваҳоланки, оптик ўлчовли материалларни барча турлари тартибсизлик ва электрон-фонон корреляцияларини текшириш учун жуда муҳимдир. Кичик ўлчамли материалларнинг статик ва днамик ўтказувчанлик (транспорт) хусусиятлари оптик сигнал частотасига боғлиқ бўлган комплекс ўтказувчан билан белгиланади. Квант ўранинг мураккаб оптик ўтказувчанлиги бўлса ҳам, ўлчанган сигнал, квант осцилляция ва магнитоқаршилик катталиклари ўртасидаги боғлиқлик тажрибада 1-расмдагидек келади. Ушбу расмдан кўриниб турибтики, фотон частотаси (ω) ва циклотрон частотаси ( )ларни нисбати ортиши квант осцилляция амплитудасини камайишига олиб келмоқда. Албатта, ушбу жараён ўзгармас паст ҳароратда ўлчанган.

Бу тажриба натижаларидан хам қуйидагича саволлар келиб чиқади: ҳарорат ортиши билан боғлиқлик қандай ўзгаради? Умуман олганда, ёруғлик таъсиридаги магнитооптик ютилиш жараёнларини ҳароратга боғлиқлиги мукаммал тушунтириб берувчи математик механизм борми? Ёки, ҳарорат, ёруғлик ва кучли электромагнит тўлқинлар таъсирида лар қандай ўзгаради?

1-расм. (c) 1/b masshtabidagi o'tkazuvchanlik ossillyatsiyalari, гладкая|t-|2 пропуск o'tkazuvchanlikning silliq qismi olib tashlanadi. (B) va (c) dagi nazariy egri chiziqlar (qizil) tenglamalar yordamida hisoblanadi. (1) va (3). (D) statik bo'ylama qarshilikda kuzatilgan Shdg ossillyatsiyalari. Dinamik Shdg tuguni (C) (D) da ko'rsatilgan shdg transport ossillyatsiyalariga nisbatan mintaqalarni bir xil va teskari fazaga ajratadi.

Ушбу муаммоли саволлардан келиб чиқган ҳолда, албатта қўйилган масалани мухим эканлигини намоён этади.

1. 
   M. L. Savchenko, J. Gospodariˇc, A. Shuvaev, I. A. Dmitriev, V. Dziom, A. A. Dobretsova, N. N. Mikhailov, Z. D. Kvon, and A. Pimenov. Optical Shubnikov – de Haas oscillations in 2D electron systems. Mesoscale and Nanoscale Physics. Submitted on 8 Feb 2024. https://doi.org/10.48550/arXiv.2402.05879
   
2. 
   O. M. Fedorych, M. Potemski, S. A. Studenikin, J. A. Gupta, Z. R. Wasilewski, and I. A. Dmitriev, Quantum oscillations in the microwave magnetoabsorption of a two-dimensional electron gas, Phys. Rev. B 81, 201302 (2010)
   
3. 
   A. M. Shuvaev, G. V. Astakhov, G. Tkachov, C. Br¨une,H. Buhmann, L. W. Molenkamp, and A. Pimenov, Terahertz quantum Hall effect of Dirac fermions in a topological insulator, Phys. Rev. B 87, 121104(R) (2013).
   
4. 
   V. Dziom, A. Shuvaev, A. V. Shchepetilnikov, D. MacFarland, G. Strasser, and A. Pimenov, High-frequency breakdown of the integer quantum Hall effect in GaAs/AlGaAs heterojunctions, Phys. Rev. B 99, 045305 (2019)
   
5. 
   M. L. Savchenko, A. Shuvaev, I. A. Dmitriev, S. D. Ganichev, Z. D. Kvon, and A. Pimenov, Demonstration of high sensitivity of microwave-induced resistance oscillations to circular polarization, Phys. Rev. B 106, L161408 (2022)
   
6. 
   I. A. Dmitriev, A. D. Mirlin, D. G. Polyakov, and M. A. Zudov, Nonequilibrium phenomena in high Landau levels, Rev. Mod. Phys. 84, 1709 (2012)
   
7. 
   G. M. Minkov, V. Aleshkin, O. Rut, A. Sherstobitov, A. Germanenko, S. Dvoretski, and N. Mikhailov, Electron mass in a HgTe quantum well: Experiment versus theory, Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostructures 116, 113742 (2020)
   
8. 
   D. Tabrea, I. A. Dmitriev, S. I. Dorozhkin, B. P. Gorshunov, A. V. Boris, Y. Kozuka, and A. Tsukazaki, Microwave response of interacting oxide two-dimensional electron systems, Phys. Rev. B 102, 115432 (2020)
   
9. 
   M. L. Savchenko, A. Shuvaev, I. A. Dmitriev, A. A. Bykov, A. K. Bakarov, Z. D. Kvon, and A. Pimenov, High harmonics of the cyclotron resonance in microwave transmission of a high-mobility two-dimensional electron system, Phys. Rev. Res. 3, L012013 (2021), arXiv:2008.11114.