Неравновесный химический потенциал в двумерном электронном газе в режиме квантового эффекта Холла

Исследовано неравновесное состояние двумерного электронного газа в режиме квантового эффекта Холла в холловских мостиках, снабженных дополнительными внутренними контактами, помещенными внутрь мостика. Изучены магнетополевые зависимости напряжения между различными парами контактов при различных температурах. Обнаружено, что напряжение между внутренним и внешним контактами демонстрирует пики значительной амплитуды в узких интервалах магнитных полей вблизи целочисленных факторов заполнения. Кроме этого, зависимость напряжения от магнитного поля в этих интервалах демонстрирует гистерезис, тогда как напряжение между внешними контактами остается нулевым во всем диапазоне магнитных полей. Возникновение наблюдаемых пиков напряжения и их гистерезисное поведение можно объяснить неравновесием химических потенциалов краевых и объемных состояний, возникающим в результате неравновесного перераспределения заряда между краевыми и объемными состояниями при развертке магнитного поля в условиях квантового эффекта Холла. Результаты работы существенно дополняют общепринятую картину квантового эффекта Холла, явно указывая на наличие значительного неравновесия на краю двумерного электронного газа: экспериментально наблюдаемая величина разности электрохимических потенциалов между краем и объемом в десятки раз превышает расстояние между уровнями Ландау.