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Dephasing Measurements in InGaAs/AlInAs Heterostructures: Manifestations of Spin-Orbit and Zeeman Interactions

Journal of Modern Physics 2017年第1期8卷 110-125页

作者： Lior H. Tzarfati Rafi Hevroni Amnon Aharony Ora Entin-Wohlman Michael Karpovski Victor Shelukhin Vladimir Umansky Alexander Palevski Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy Tel Aviv University Tel Aviv Israel Physics Department Ben Gurion University Beer Sheva Israel Department of Condensed Matter Physics Weizmann Institute of Science Rehovot Israel

We have measured weak antilocalization effects, universal conductance fluctuations, and aharonov-Bohm oscillations in the two-dimensional electron gas formed in InGaAs/AlInAs heterostructures. This system possesses strong spin-orbit coupling and a high Landé factor. Phase-coherence lengths of 2 - 4 μm at 1.5 - 4.2 K are extracted from the magnetoconductance measurements. The analysis of the coherence-sensitive data reveals that the temperature dependence of the decoherence rate complies with the dephasing mechanism originating from electron-electron interactions in all three experiments. Distinct beating patterns superimposed on the aharonov-Bohm oscillations are observed over a wide range of magnetic fields, up to 0.7 Tesla at the relatively high temperature of 1.5 K. The possibility that these beats are due to the interplay between the aharonov-Bohm phase and the Berry one, different for electrons of opposite spins in the presence of strong spin-orbit and Zeeman interactions in ring geometries, is carefully investigated. It appears that our data are not explained by this mechanism;rather, a few geometrically-different electronic paths within the ring’s width can account for the oscillations’ modulations.

关键词： Mesoscopic Physics Decoherence aharonov Bohm Spin Orbit Interaction Berry Phase

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