Direkt zum Inhalt

Was unterscheidet 2DEG im Kristall vom freien 2DEG im Magnetfeld?

Antwort #1

Level 4 (für Physikprofis)
Beantwortet von

Bei einem zweidimensionalen Elektronengas (2DEG) in einem senkrecht dazu angelegten externen Magnetfeld, müssen folgende Dinge berücksichtigt werden:

  • Die Masse \( m \) des Eleketrons muss durch die effektive Bandmasse \( m^* \) ersetzt werden.

  • In einem Kristall gibt es Defekte, an denen die Elektronen des 2DEG gestreut werden können, was zu einer Energieverschmierung (bzw. Verbreiterung der Delta-Peaks der Zustandsdichte) führt. Um die Landau-Niveaus zu beobachten, muss die folgende Bedingung erfüllt sein:

    Formel für Energieverschmierung
    Anker zu dieser Formel

    Diese Bedingung kann mit einer großen Zyklotronfrequenz \( \omega_{\text c} = \frac{e \, B}{m^*} \) (d.h. starkes Magnetfeld) und tiefen Temperaturen (wegen Streuzeit \( \tau \)) erreicht werden.

  • Das externe Magnetfeld hebt die Spin- und Valley-Entartung auf, was dazu führt, dass ein Landau-Niveau plötzlich zu mehreren Landau-Niveaus wird (2 wegen dem Spin und 2 wegen der Valley-Entartung).