Conductance statistics in small insulating GaAs:Si wires at low temperature. II: experimental study

(Received 20 April 1993, received in final form 6 July 1993, accepted 15 July 1993)

Abstract
We have observed reproducible conductance fluctuations at low temperature in a small GaAs:Si wire driven across the Anderson transition by the application of a gate voltage. We analyse quantitatively the log-normal conductance statistics in terms of truncated quantum fluctuations. Quantum fluctuations due to small changes of the electron energy (controlled by the gate voltage) cannot develop fully due to identified geometrical fluctuations of the resistor network describing the hopping through the sample. The evolution of the fluctuations versus electron energy and magnetic field shows that the fluctuations are non-ergodic, except in the critical insulating region of the Anderson transition, where the localization length is larger than the distance between Si impurities. The mean magnetoconductance is in good accordance with simulations based on the Forward-Directed-Path analysis, i.e. it saturates to ln , as decreases over orders of magnitude in the strongly localized regime.

Résumé
Nous avons observé des fluctuations de conductance reproductibles dans un petit fil de GaAs:Si auquel nous avons fait passer la transition d'Anderson par application d'une tension de grille. Nous analysons quantitativement la statistique log-normale de conductance en termes de fluctuations quantiques tronquées. Les fluctuations quantiques dues à de petites variations de l'énergie des électrons (contrôlée par la tension de grille) ne peuvent pas se développer complètement à cause des fluctuations géométriques du réseau de résistances associé à la conduction par sauts dans l'échantillon. L'évolution des fluctuations, suivant l'énergie des électrons ou le champ magnétique, montre que les fluctuations sont non ergodiques, sauf dans le domaine d'isolant critique de la transition d'Anderson où la longueur de localisation est grande devant la distance entre impuretés de Si. La magnétoconductance moyenne est en bon accord avec des simulations fondées sur l'analyse de "chemins dirigés", c'est-à-dire qu'elle sature à ln pour variant sur plusieurs ordres de grandeur dans le régime fortement localisé.