Антиточка — объект с размерами, подобными или большими, чем размеры квантовых точек . Её можно назвать квантовая антиточка . В отличие от квантовой точки , которая является для носителей электронов или дырок, антиточка представляет собой потенциальный барьер , куда частицы не могут проникнуть. Если длина свободного пробега к примеру электрона много больше размеров антиточки, то в магнитном поле вокруг антиточки образуются состояния . Антиточка применяется как модель .

Квантовая потенциальная антиточка (КПА) ( англ. quantum antidot ) имеет потенциальный рельеф, обратный к потенциальному рельефу потенциальной точки . Таким образом, она имеет рельеф потенциального горба ( англ. potential hill ). Впервые была реализована на практике Симмонзом в 1991 году.

С помощью КПА исследуют резонансное туннелирование (РТ) квазичастиц через них, используя квантовые режимы типа квантового эффекта Холла (целочисленный КЭХ) , или дробного КЭХ .

Группа Голдмана провела серию экспериментов на КПА, изготовленных на GaAs гетероструктурах методом молекулярно-лучевой эпитаксии (низкий уровень беспорядка и дислокаций). Исследовались квазипериодическая зависимость проводимости РТ от напряжения на затворе подложки. Было показано, что данные измерений зависят от чисел заполнения ( ${\displaystyle \nu }$ ) уровней Ландау и зависят от квантового режима (в каком режиме находится КПА — целочисленном или дробном КЭХ).

Экспериментальные результаты

Квантизация магнитного потока может быть представлена в следующей форме:

${\displaystyle \Delta BS_{m}=\phi _{0}={\frac {h}{e}}}$

где ${\displaystyle \Delta B=B^{m+1}-B^{m}}$ прирост магнитного поля на верхнем уровне Ландау, ${\displaystyle h-}$ постоянная Планка, ${\displaystyle e-}$ элементарный заряд электрона, ${\displaystyle m-}$ верхний заполненный уровень Ландау и ${\displaystyle S_{m}-}$ площадь КПТ для ${\displaystyle m-}$ го уровня Ландау.

Приращение напряжения на управляющих электродах имеет вид:

${\displaystyle \Delta V_{gb}={\frac {q}{CS_{m}}}}$

где ${\displaystyle q-}$ заряд квазичастицы, ${\displaystyle C={\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon }{d_{gb}}}}$ — ёмкость КПТ, ${\displaystyle d_{gb}-}$ толщина КПТ. Для гетероструктуры GaAS толщина была ${\displaystyle d_{gb}=428\pm 5\mu m}$ , а относительная проницаемость ${\displaystyle \varepsilon =13,1}$ .

Таким образом, результирующий заряд квазичастицы можно подать в форме:

${\displaystyle q={\frac {\varepsilon _{0}\varepsilon \phi _{0}\Delta V_{gb}}{p_{\nu }d_{gb}\Delta B}}}$

где ${\displaystyle p_{\nu }-}$ целое число, которое учитывает количество квазичастиц при данном ${\displaystyle \nu }$ ; ${\displaystyle p_{\nu }=1}$ при ${\displaystyle \nu =1,1/3,1/5}$ и ${\displaystyle p_{\nu }=2}$ при ${\displaystyle \nu =2,2/5,2/9}$ .

С использованием этой техники были получены следующие значения квазизарядов в КПА:

${\displaystyle q=1,57\cdot 10^{-19}C=(0,98\pm 0,03)e}$

при ${\displaystyle \nu =1,2}$

${\displaystyle q=5,20\cdot 10^{-20}C=(0,325\pm 0,01)e}$

при ${\displaystyle \nu =1/3}$

См. также

• Квантовая емкость

Литература

• V.J.Goldman and B.Su «Resonant Tunneling in Quantum Hall Effect: Measurement of Fractional Charge». Science 267, 1010—1012 (1995)
• Simmons J.A. et.al. Phys. Rev. B44, 12933 (1991).

Ссылки

• от 23 июля 2010 на Wayback Machine
• от 15 февраля 2008 на Wayback Machine
• от 17 января 2010 на Wayback Machine