• edge states
• Hall
• Luttinger
• tunneling

La proprietà caratteristica dell’effetto Hall quantistico `e l’azzeramento
della resistenza longitudinale. Questo fenomeno deriva dal fatto che in un
sistema elettronico bidimensionale confinato in un’eterostruttura ed in presenza
di un campo magnetico sufficientemente intenso, la conduzione avviene
solo attraverso canali unidimensionali propagantisi ai bordi fisici del campione
(si parla di stati di edge di una barra Hall): la probabilit`a di scattering
tra tali canali posti a distanza macroscopica `e trascurabile.
In questa tesi l’obiettivo invece `e proprio lo studio di tali fenomeni di
scattering, ovvero lo studio del tunnelling fra stati di edge. Questi stati
sono infatti uno strumento prezioso per investigare le propriet`a dei sistemi
elettronici unidimensionali ed in particolare la loro natura non di liquidi di
Fermi, ma di liquidi di Luttinger chirali. Per consentire un tunnelling significativo
e controllato la barra Hall `e stata sottoposta ad ulteriori passi di fabbricazione
basati su litografia elettronica, allo scopo di definire dei nanogate
che determinano una strozzatura submicrometrica nel sistema bidimensionale.
Questi gate opportunamente polarizzati consentono un avvicinamento
controllato degli stati di edge stessi. La motivazione per questo lavoro nasce
da una controversia presente in letteratura sull’interpretazione di dati sperimentali
apparsi nel 2003 e 2004. Il tunnelling fra gli stati di edge, infatti,
dipende, oltre che dalla loro vicinanza, dalla relazione tra campo magnetico
applicato e densit`a elettronica. Queste due grandezze determinano il numero
dei livelli di Landau popolati del sistema elettronico bidimensionale studiato
ed il loro grado di occupazione. Nel caso di campi magnetici molto intensi,
quando solo una frazione del primo livello di Landau `e riempita, ci troviamo
nel regime Hall frazionario ed `e qui che emergono le caratteristiche pi`u
esotiche degli stati di edge.
Per interpretare i dati del 2003/2004 bisogna per`o introdurre alcuni ulteriori
elementi rispetto al quadro finora delineato. Un gruppo di ricerca suggerisce
che bisogna considerare l’interazione coulombiana fra punti diversi di
un edge: aggirando il nanogate un edge si trova per un tratto relativamente
lungo ripiegato su due canali adiacenti. Le interazione risultanti influenzerebbero
intimamente gli stati stessi e le conseguenti propriet`a di tunnelling
osservate. Un altro gruppo ha enfatizzato invece la complessa struttura degli
stati lungo il perimetro del campione (questo fenomeno prende il nome
di ricostruzione dell’edge). Solo alcuni di questi stati verrebbero selezionati
nella stretta apertura del gate e dominerebbero quindi il tunnelling nella
zona della costrizione, indipendentemente dalle propriet`a degli stati del bulk
bidimensionale.
L’obiettivo di questa tesi `e stato, quindi, quello di effettuare ulteriori
misure a temperature criogeniche, che, a differenza di quelle presenti in letteratura,
consentissero di discriminare tra le interpretazioni proposte. Per
questo sono state appositamente nanofabbricate delle strutture sia con caratteristiche
analoghe a quello delle misure in letteratura ,che sono state cos`ı
riprodotte, sia con geometria tale da rendere trascurabili le interazioni intraedge
a cavallo del nanogate. Il risultato di questa tesi fornisce i dati necessari
per escludere una delle due ipotesi.