输运实验研究的量子霍尔效应区二维电子气中的迟滞现象

我们通过实验研究了量子霍尔效应 (QHE) 区二维电子气 (2DEG) 的非平衡态，重点研究了带有收缩结构的 2DEG 的磁阻迟滞现象。大幅度的迟滞使我们能够对迟滞进行一致的现象学描述。我们研究了依赖于磁场扫描历史（小回线测量）的依赖性，恢复了无迟滞曲线，并研究了磁阻的时间依赖性。结果表明，QHE 区 2DEG 的磁阻迟滞与铁磁材料的磁化迟滞具有显著的现象学相似性，表现出多稳态、弛豫跳跃并具有无迟滞曲线。然而，我们揭示了一个关键差异，表现为磁阻迟滞具有异常的反向（反矫顽）行为。迟滞的时间弛豫具有快慢两种机制，类似于 QHE 区 2DEG 非平衡磁化的情况，表明它们具有共同的起源。我们研究了迟滞回线面积对收缩结构光刻宽度的依赖性，发现了一个宽度阈值 $\sim$1.35 $\mu$m，超过该值则观察不到迟滞。这指出了非平衡电流 (NECs) 的边缘性质，并允许我们确定 NECs 区域的宽度 ($\sim$0.5 $\mu$m)。基于 Landau 能级态之间电子的非平衡重新分布，并假设体态和边缘态电子布居之间存在巨大不平衡，我们提出了对所观察到的迟滞的定性图像。