Advertisement

Il Nuovo Cimento D

, Volume 11, Issue 6, pp 857–864 | Cite as

Contribution of the electron-phonon interaction to the broadening of cyclotron resonance line of a two-dimensional electron gas in multiple quantum well structures

  • M. P. Chaubey
Article
  • 20 Downloads

Summary

The theory of cyclotron resonance (CR) lineshape of a two-dimensional electron gas (2 DEG) due to the electron-phonon interaction in multiple-quantum-well structures (MQWS) is investigated. The contribution of the deformation potential acoustic and piezoelectric phonon scattering to the broadening of the cyclotron resonance spectra (CRSB) of such a system is calculated fro GaAs/AlAs. The piezoelectric phonon scattering contribution to the linewidth is smaller as compared to the deformation potential acoustic phonon scattering but is significantly comparable. The magnetic-field dependence of CRSB due to the deformation potential acoustic and piezoelectric phonons isB 1/2 andB 1/4, respectively, and the frequency shift Δ N,p =0 for both interactions in the elastic-scattering approximation. Observed numerical values of the CRSB indicate that at low temperatures acoustic and piezoelectric phonons are dominant scatterers and interact strongly with 2 DEG in MQWS where the impurity scattering is suppressed due to the modulation doping.

PACS 05.30

Quantum statistical mechanics 

Riassunto

Si studia la teoria dello spettro di risonanza nel ciclotrone (CR) di un gas di elettroni bidimensionale (2 DEG) causata dall'interazione tra elettrone e fonone in strutture di pozzi quantistici multipli (MQWS). Si calcola, per GaAs/AlAs, il contributo della diffusione dei fononi acustici e piezoelettrici del potenziale di deformazione all'allargamento dello spettro della risonanza nel ciclotrone (ESRC) per un tale sistema. Il contributo della diffusione dei fononi piezoelettrici alla larghezza dello spettro è inferiore a quello dei fononi acustici, ma confrontabile in modo significativo. La dipendenza dal campo magnetico di CRSB dovuta ai fononi piezoelettrici ed acustici del potenziale di deformazione èB 1/2 eB 1/4, rispettivamente, e lo spostamento di frequenza Δ N,p =0 per entrambe le interazioni nell'approssimazione della diffusione elastica. I valori numerici osservati del CRSB indicano che a basse temperature i fononi piezoelettrici ed acustici sono diffusori dominanti ed interagiscono fortemente con 2 DEG nelle MQWS in cui la diffusione per impurezze è soppressa a causa del drogaggio di modulazione.

Резюме

Развивается теория для формы линии циклотронного резонанса для двумерного электронного газа с учетом электрон-фононного взаимодействия в структурах множественных квантовых ям. Для GaAs/AlAs вычисляется вклад рассеяния акустических и пьезоэлектрических фононов на деформации потенциала в уширение спектров циклотронного резонанса такой системы. Вклад рассеяния пьезоэлектрических фононов в ширину линии оказывается меньше, чем вклад рассеяния акустических фононов на деформации потенциала, но является соизмеримым. Зависимости уширения спектра циклотронного резонанса от магнитного поля из-за рассеяния акустических и презоэлектрических фононов на деформции потенциала пропорциональны соответственноB 1/2 иB 1/4. В приближении упругого рассеяния сдвиг частоты Δ N,p =0 для обоих взаимодействий. Наблюденные ч⫛сленные значения уширения спектра циклотронного резонанса показывают, что при низких температурах акустические и пьезоэлектрические фононы представляют доминирующие рассеиватели и сильно взаимодействуют с двумерным электронным газом в структурах множественных квантовых ям, где рассеяние на примесях подавляется за счет «модулированного легирования».

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    T. Ando, A. B. Fowler andF. Stern:Rev. Mod. Phys.,54, 437 (1982) and references therein.CrossRefADSGoogle Scholar
  2. (2).
    M. P. Chaubey andC. M. Van Vliet:Phys. Rev. B,34, 3932 (1986).CrossRefADSGoogle Scholar
  3. (3).
    L. L. Chang andK. Ploog (Editors):Molecular Beam Epitaxy and Heterostructures (NATO ASI series, Martinus Nijhoff Publ., Dordrecht, 1985), and articles therein.Google Scholar
  4. (4).
    T. Ando:J. Phys. Soc. Jpn.,38, 989 (1975).CrossRefGoogle Scholar
  5. (5).
    M. Prasad andS. Fujita:Physica A,91, 1 (1978).CrossRefADSGoogle Scholar
  6. (6).
    W. Götze andJ. Hajdu:Solid State Commun.,29, 89 (1979).CrossRefGoogle Scholar
  7. (7).
    C. Kallin andB. I. Halperin:Phys. Rev. B,31, 3635 (1985).CrossRefADSGoogle Scholar
  8. (8).
    M. Prasad:Phys. Lett. A,70, 127 (1979).CrossRefADSGoogle Scholar
  9. (9).
    M. P. Chaubey andM. Singh:Phys. Rev. B,34, 2385 (1986).CrossRefADSGoogle Scholar
  10. (10).
    M. Singh:Phys. Rev. B,35, 9301 (1987).CrossRefADSGoogle Scholar
  11. (11).
    P. K. Basu, C. K. Sarkar andS. Kundu:Physica B (to be published).Google Scholar
  12. (12).
    M. Singh andM. P. Chaubey:Phys. Rev. B (submitted for publication).Google Scholar
  13. (13).
    M. Prasad andS. Fujita:Phys. Lett. A,63, 147 (1977).CrossRefADSGoogle Scholar
  14. (14).
    M. A. Brummell, R. J. Nicholas, L. E. Brunel, S. Haunt, M. Baj, J. E. Portal, M. Razeghi, M. Diforte-Poisson, K. Y. Cheng andA. Y. Choi:Surf. Sci.,142, 280 (1984).CrossRefGoogle Scholar
  15. (15).
    P. P. Voisin, Y. Guldner, J. P. Vieren, M. Voos, J. C. Maan, P. Delecluse andN. T. Link:Physica B,117–118, 634 (1983);Appl. Phys. Lett.,39, 982 (1981).Google Scholar
  16. (16).
    M. P. Chaubey andO. P. Gupta:Solid State Commun.,59, 317 (1986).CrossRefGoogle Scholar
  17. (17).
    D. Calecki, J. F. Palmier andA. Chomette:J. Phys. C,17, 5017 (1984).CrossRefADSGoogle Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1989

Authors and Affiliations

  • M. P. Chaubey
    • 1
  1. 1.Centre de Recherche de MathématiquesUniversité de MontréalA-MontréalCanada

Personalised recommendations