Hole transport and valence-band dispersion law in a HgTe quantum well with a normal energy spectrum

Abstract

The results of an experimental study of the energy spectrum of the valence band in a HgTe quantum well of width d < 6.3 nm with normal spectrum in the presence of a strong spin-orbit splitting are reported. The analysis of the temperature, magnetic field and gate voltage dependences of the Shubnikov-de Haas oscillations allows us to restore the energy spectrum of the two valence band branches, which are split by the spin-orbit interaction. The comparison with the theoretical calculation shows that a six-band kP theory well describes all the experimental data in the vicinity of the top of the valence band.

Spin-orbit splitting of valence and conduction bands in HgTe quantum wells near the Dirac point

“…Studying analogous heterostructures, the authors of Ref. [14] show that such interpretation does not describe the experimental data within a wide hole density range. They show that all the results are well described under assumption that the top of the valence band is very strongly split by SO interaction.…”

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

“…В образцах с шириной КЯ, меньшей [8] или близкой к критической [9], согласие между экспериментальными данными и теоретическими расчетами было достигнуто, однако для этого потребова-лось предположить наличие встроенного электрического поля в структуре, что пока не подтверждается другими экспериментальными методами. В данной работе иссле-дования в КЯ HgTe/CdHgTe (p-типа) были выполнены магнитооптическими методами.…”

“…[3][4][5][6][7][8][9][10] и ссылки в них), так и магнитооптическими методами (см. [11][12][13][14][15][16][17][18] и ссылки в них).…”

“…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…”

“…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…”