Энергетический спектр валентной зоны в квантовых ямах hgte на пути от 2d к 3d топологическому изолятору

Для определения параметров энергетического спектра валентной зоны в квантовых ямах (QW) HgTe шириной (dQW) 20-200 нм измерены магнитополевые и температурные зависимости сопротивления и эффекта Холла. Сопоставление концентрации дырок, определенных из периода осцилляций Шубникова-де Гааза (SdH), и эффекта Холла показывает, что во всем диапазоне dQW кратность вырождения состояний потолка валентной зоны равна 2, а циклотронная масса, mh, определенная из температурной зависи-11 11 -211 -2 10 -2мости амплитуды осцилляций SdH, монотонно возрастает от 0.2m0 до 0.3m0 (m0 - масса свободного электрона) с ростом концентрации дырок, p, от 2 · 10 до 6 · 10 см . Проведено сопоставление с теоретическими зависимостями mh(p, dQW), рассчитанными в рамках 4-х зонной kP-модели. Эти расчеты предсказывают скачкообразный рост mh примерно в 2 раза за счет попарного слияния боковых экстремумов при увеличении концентрации дырок, который при dQW = 20 нм должен наблюдаться при p = (4-4.5) · 10 см и при p = 4 · 10 см в QW 200 нм. Это предсказание радикально отличается от экспериментальных зависимостей. Показано, что учет дополнительных факторов (электрическое поле вQW, величина деформации) не снимает противоречия между экспериментом и теорией. Это вызывает сомнения в том, что используемые kP расчеты адекватно описывают валентную зону при всех dQW.