Negative Magnetoresistance in Silicon Doped AlAs-GaAs Short Period Superlattices

(Received 7 November 1995, revised 23 July 1996, accepted 19 september 1996)

Abstract
We report the negative magnetoresistance effect observed in GaAs-AlAs short period superlattices doped selectively in GaAs or in AlAs or doped uniformly. This doping technique introduces deep donor states with different thermal activation energies. Consequently, the low temperature electron concentration is different in samples doped at the same silicon concentration. We find the magnetic correction to the conductivity increasing with the free carrier density. The low magnetic field data are interpreted in the framework of a weak localization model derived from the Kawabata theory in 3D anisotropic systems. The theory of effective mass in superlattices is applied and we find that the inelastic scattering time does not depend on the doping modulation.

Résumé
Nous présentons des résultats de magnétorésistance négative obtenus avec des superréseaux à courte période de GaAs-AlAs dopés au silicium sélectivement dans GaAs ou AlAs et uniformément dopés. Ce type de dopage permet d'introduire des niveaux donneurs d'énergie d'activation thermique différents. Ceci permet d'obtenir à basse température des concentrations d'électrons différentes à partir d'une concentration initiale de dopant identique pour tous les échantillons. Nous mettons ainsi en évidence une correction magnétique à la conductivité qui augmente avec la densité de porteurs libres. Les mesures à faible champ sont interprétées en termes de faible localisation à partir du modèle de Kawabata 3D dans lequel l'anisotropie de masse effective du superréseau est introduite. Nous trouvons que le temps de diffusion inélastique ne dépend pas de la modulation de dopage.