Магнетотранспортная спектроскопия интерфейсных, квантово-ямных и гибридных состояний в структурах с многочисленными слоями HgTe толщиной 16 нм

Проведены измерения продольной и холловской компонент тензора сопротивления структур с многочисленными слоями HgTe толщиной 16 нм в магнитных полях до 12 Тл при температурах от 1.5 до 300 K. Обнаружено, что наклон зависимости холловской компоненты от магнитного поля меняет знак при некоторой критической температуре, составившей $T_{c}$ = 5 и 10 K в двух исследованных образцах, что свидетельствует о наличии двух типов носителей и изменении соотношения между их вкладами в холловское сопротивление с температурой. Малость критической температуры и проявление “двухкомпонентного” характера холловских кривых лишь при $T>T_{c}$ доказывают близость основного состояния системы к бесщелевому. При более высоких температурах (20 $<T<$ 200 K) холловская концентрация с высокой точностью пропорциональна температуре. Описание законов дисперсии носителей в рамках 8-зонной $\mathbf{kp}$-модели с учетом вызванного механическими напряжениями расщепления края зоны $\Gamma_{8}$, формирующей в HgTe состояния обоих типов, позволило количественно описать наблюдаемые особенности магнетотранспорта. Показано, что они связаны с параллельным заполнением электронных и дырочных состояний, образовавшихся в результате смешивания интерфейсных состояний, ответственных за фазу топологического изолятора, и квантово-размерных состояний зоны $\Gamma_{8}$.