Scanning of Electronic States in a Quantum Point Contact Using Asymmetrically Biased Side Gates

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The conductance of a trench-type quantum point contact (QPC) with side gates has been experimentally investigated over a wide range of gate voltages. The performed measurements, in which the asymmetric gate bias modifies the confinement potential while the sum of the gate voltages populates it with electrons, made it possible to scan the electron states in the QPC. Analysis of the experimental data revealed an unusual four-well shape of the confining potential in a single QPC. The rather complicated transconductance plot measured can be divided into its component parts—the contributions of the four separate conducting channels. Different electron states observed in the experiment have been associated with a certain number of filled one-dimensional (1D) subbands belonging to different channels. A whole network of degeneration events of 1D subbands in parallel channels has been found. Almost every such event was experimentally manifested by anticrossings observed both for small and large numbers of filled 1D subbands.

About the authors

D. A. Pokhabov

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, Novosibirsk State University

Email: pokhabov@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

A. G. Pogosov

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, Novosibirsk State University

Email: pokhabov@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

E. Yu. Zhdanov

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, Novosibirsk State University

Email: pokhabov@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

A. K. Bakarov

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, Novosibirsk State University

Author for correspondence.
Email: pokhabov@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630090, Novosibirsk, Russia

References

  1. B. J. van Wees, H. van Houten, C. W. J. Beenakker, J. G. Williamson, L. P. Kouwenhoven, D. van der Marel, and C. T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 60, 848 (1988).
  2. D. A. Wharam, T. J. Thornton, R. Newbury, M. Pepper, H. Ahmed, J. E. F. Frost, D. G. Hasko, D. C. Peacock, D. A. Ritchie, and G. A. C. Jones, J. Phys. C: Solid State Phys. 21, L209 (1988).
  3. P. Debray, S. M. S. Rahman, J. Wan, R. S. Newrock, M. Cahay, A. T. Ngo, S. E. Ulloa, S. T. Herbert, M. Muhammad, and M. Johnson, Nat. Nanotechnol. 4, 759 (2009).
  4. D. A. Pokhabov, A. G. Pogosov, E. Yu. Zhdanov, A. A. Shevyrin, A. K. Bakarov, and A. A. Shklyaev, Appl. Phys. Lett. 112, 082102 (2018).
  5. T. Masuda, K. Sekine, K. Nagase, K. S. Wickramasinghe, T. D. Mishima, M. B. Santos, and Y. Hirayama, Appl. Phys. Lett. 112, 192103 (2018).
  6. D. A. Pokhabov, A. G. Pogosov, E. Yu. Zhdanov, A. K. Bakarov, and A. A. Shklyaev, Appl. Phys. Lett. 115, 152101 (2019).
  7. I. M. Castleton, A. G. Davies, A. R. Hamilton, J. E. F. Frost, M. Y. Simmons, D. A. Ritchie, and M. Pepper, Physica B 249-251, 157 (1998).
  8. K. J. Thomas, J. T. Nicholls, M. Y. Simmons, W. R. Tribe, A. G. Davies, and M. Pepper, Phys. Rev. B 59, 12252 (1999).
  9. P. J. Simpson, D. R. Mace, C. J. B. Ford, I. Zailer, M. Pepper, D. A. Ritchie, J. E. F. Frost, M. P. Grimshaw, and G. A. C. Jones, Appl. Phys. Lett. 63, 3191 (1993).
  10. W. K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G. A. C. Jones, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. Lett. 102, 056804 (2009).
  11. L. W. Smith, W. K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G. A. C. Jones, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 80, 041306 (2009).
  12. W. K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G. A. C. Jones, and D. A. Ritchie, Physica E 42, 1118 (2010).
  13. L. W. Smith, W. K. Hew, K. J. Thomas, M. Pepper, I. Farrer, D. Anderson, G. A. C. Jones, and D. A. Ritchie, Physica E 42, 1114 (2010).
  14. S. Kumar, K. J. Thomas, L. W. Smith, M. Pepper, G. L. Creeth, I. Farrer, D. Ritchie, G. Jones, and J. Gri ths, Phys. Rev. B 90, 201304(R) (2014).
  15. S. Kumar, M. Pepper, H. Montagu, D. Ritchie, I. Farrer, J. Gri ths, and G. Jones, Appl. Phys. Lett. 118, 124002 (2021).
  16. A. V. Chaplik, JETP Lett. 31, 252 (1980).
  17. J. S. Meyer and K. A. Matveev, J. Phys.: Condens. Matter 21, 023203 (2009).
  18. J. S. Meyer, K. A. Matveev, and A. I. Larkin, Phys. Rev. Lett. 98, 126404 (2007).
  19. A. C. Mehta, C. J. Umrigar, J. S. Meyer, and H. U. Baranger, Phys. Rev. Lett. 110, 246802 (2013).
  20. Д. И. Сарыпов, Д. А. Похабов, А. Г. Погосов, Е. Ю. Жданов, А. К. Бакаров, Письма в ЖЭТФ 116(6), 50 (2022).
  21. Д. А. Похабов, А. Г. Погосов, Е. Ю. Жданов, А. К. Бакаров, А. А. Шкляев, ФТП 54, 1344 (2020).
  22. E. T. Owen and C. H. W. Barnes, Phys. Rev. Appl. 6, 054007 (2016).
  23. I. I. Yakimenko and I. P. Yakimenko, J. Phys.: Condens. Matter 34, 105302 (2022).
  24. D. A. Pokhabov, A. G. Pogosov, E. Yu. Zhdanov, A. K. Bakarov, and A. A. Shklyaev, Appl. Phys. Lett. 118, 012104 (2021).
  25. K.-J. Friedland, R. Hey, H. Kostial, R. Klann, and K. Ploog, Phys. Rev. Lett. 77, 4616 (1996).
  26. A. G. Pogosov, M. V. Budantsev, E. Yu. Zhdanov, D. A. Pokhabov, A. K. Bakarov, and A. I. Toropov, Appl. Phys. Lett. 100, 181902 (2012).
  27. A. G. Pogosov, A. A. Shevyrin, D. A. Pokhabov, E. Yu. Zhdanov, and S. Kumar, J. Phys: Condens. Matter 34, 263001 (2022).
  28. Л. И. Глазман, Г. Б. Лесовик, Д. Е. Хмельницкий, Р. И. Шехтер, Письма в ЖЭТФ 48, 218 (1988).
  29. M. Bu¨ttiker, Phys. Rev. B 41, 7906(R) (1990).
  30. A. Gupta, J. J. Heremans, G. Kataria, M. Chandra, S. Fallahi, G. C. Gardner, and M. J. Manfra, Nat.Commun. 12, 5048 (2021).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».