研究目的
研究砷化镓/铝镓砷异质结中整数量子霍尔效应在高频（69-1100吉赫）下的演化，重点关注此前未探索频段范围内的霍尔电导行为。
研究成果
在约100 GHz以上，整数量子霍尔效应的电导率平台消失，取而代之的是随频率升高而减弱的微弱量子振荡。在近1 THz处未观察到量子化特征。电导率的虚部显示出零频时不存在的振荡。这些发现与部分现有理论预测相矛盾，凸显出需要改进模型，并对具有不同迁移率和有效质量的样品开展进一步实验研究，以全面理解高频量子霍尔效应。
研究不足
实验装置受样品尺寸限制，衍射修正影响了低频段的测量。该方法未能完全消除光学缺陷导致的退偏振效应。理论模型对观测到的高频行为描述欠佳，表明需要进一步改进。本研究针对特定GaAs/AlGaAs样品开展，若无额外实验，结果可能不适用于其他材料。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用双光束马赫-曾德尔干涉仪的连续波太赫兹光谱技术测量复霍尔电导率。该方法通过磁场下二维电子气（2DEG）的透射光谱实现，其中线偏振入射波经样品后变为椭圆偏振波。通过测量复透射系数并无需额外模型假设即可计算霍尔电导率。
2：样品选择与数据来源：
使用分子束外延生长的两个GaAs/AlGaAs异质结（样品1和样品2）。其参数（电子浓度、迁移率、弛豫时间、回旋质量、尺寸）在1.9K下通过直流和光谱实验表征。所选样品适用于研究直流量子霍尔效应，硅掺杂水平差异影响电子特性。
3：9K下通过直流和光谱实验表征。所选样品适用于研究直流量子霍尔效应，硅掺杂水平差异影响电子特性。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括产生连续单色波的返波振荡器（BWO）、双光束马赫-曾德尔干涉仪、介质透镜、金属反射镜、独立式线栅偏振器、用于强度测量的氦制冷硅辐射热计、带光学窗口的超导磁体及铟电极。材料包含GaAs/AlGaAs异质结构样品、冷却用液氦及阻挡可见光以避免持续光电导效应的黑纸。
4：实验流程与操作规范：
样品在超导磁体中冷却至1.9K。通过偏振分量滤波和参考光束相位补偿，在固定频率下测量平行/交叉透射系数。数据对称化处理以降低退偏振效应。同步进行直流电阻测量以监控太赫兹辐射影响。频率选择在衬底透射峰附近以增强信号质量。
5：9K。通过偏振分量滤波和参考光束相位补偿，在固定频率下测量平行/交叉透射系数。数据对称化处理以降低退偏振效应。同步进行直流电阻测量以监控太赫兹辐射影响。频率选择在衬底透射峰附近以增强信号质量。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：基于推导公式从透射系数计算复霍尔电导率。采用经典德鲁德理论拟合获取回旋质量、弛豫时间等参数。通过实验数据减去德鲁德拟合值分析量子行为与经典的偏差。数据以磁场和填充因子函数绘图，观察频率依赖性演化。
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backward wave oscillator
BWO
Produced continuous monochromatic waves in the terahertz range for spectroscopy.
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Mach-Zehnder interferometer
two-beam
Used for measuring transmission coefficients in the spectroscopic setup.
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Si bolometer
helium-cooled
Measured the intensity of transmitted beams at 4.2 K.
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superconducting magnet
Applied magnetic fields to the samples during experiments.
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wire-grid polarizer
freestanding
Filtered polarized components of the electromagnetic waves.
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