Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 24, Numéro 1, janvier 1989
Page(s) 31 - 35
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:0198900240103100
Rev. Phys. Appl. (Paris) 24, 31-35 (1989)
DOI: 10.1051/rphysap:0198900240103100

Caractérisation par magnétotransport d'une couche électronique bidimensionnelle dans une structure GaAs à dopage Si dans un plan (100)

A. Zrenner1, F. Koch1, J. Galibert2, M. Goiran2, J. Leotin2, K. Ploog3 et G. Weimann4

1  Physik Department T.U.M. D. 8046 Garching, F.R.G.
2  Laboratoire Physique des Solides et Service des Champs magnétiques Intenses, I.N.S.A., F. 31077 Toulouse Cedex, France
3  Max-Planck Institut für Festkörperforschung D. 7000 Stuttgart 80, F.R.G.
4  Forschungsinstitut der Deutschen Bundespost D. 6100 Darmstadt, F.R.G.


Abstract
n-type-δ-doping layers in GaAs prepared by molecular beam epitaxy are characterized by magnetotransport measurements at 2 K up to 43 T. Shubnikov-de Haas measurements on the magnetoresistance give evidence of three electric subbands, having respectively the populations 3.6 ; 1.18 and 0.48 × 1012 cm-2. The measured electronic concentrations account for 90 % of the total Silicon donors introduced during the growth. In addition, the doping layer thickness is estimated equal to 30 Å. Low field magnetotransport measurement enable to derive the subbands mobility values found respectively equal to 780 ; 5 200 and 8 200 cm2/V.s. Finally, the quantum Hall effect is shown for the first time in a 2 DEG having a mobility value below 1 000 cm2/V.s.


Résumé
Un gaz bidimensionnel d'électrons, obtenu par dopage au silicium dans le plan (100) durant la croissance épitaxiale par jet moléculaire de GaAs, est caractérisé à 2 K par l'étude de l'effet Hall et de la magnétorésistance jusqu'à 43 T. Lorsque le champ magnétique est perpendiculaire au plan (100), trois sous-bandes électriques, avec des concentrations respectives de 3,6 ; 1,18 et 0,48 x 1012 cm-2 sont révélées expérimentalement. Elles rendent compte de 90 % de la population des atomes de silicium et présentent des mobilités de 780 ; 5 200 et 8 200 cm2/V.s. Une épaisseur de la couche égale à 30 Å a pu être calculée. Lorsque le champ magnétique est parallèle au plan de la couche, la magnétorésistance donne une signature des sous-bandes électriques qui révèle une quatrième sous-bande peuplée. Enfin, l'effet Hall quantique est mis en évidence pour la première fois dans un système électronique de mobilité inférieure à 1 000 cm2/V.s.

PACS
7220M - Galvanomagnetic and other magnetotransport effects semiconductors/insulators.
7280E - Electrical conductivity of III V and II VI semiconductors.

Key words
carrier density -- carrier mobility -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- magnetoresistance -- quantum Hall effect -- semiconductor doping -- silicon -- two dimensional electron gas -- semiconductor -- n type delta doping -- molecular beam epitaxy -- magnetotransport -- Shubnikov de Haas measurements -- electric subbands -- electronic concentrations -- donors -- growth -- mobility -- GaAs:Si