Проведення вимірів кінетичних властивостей носіїв та дослідження їх транспорту в квазіодновимірній електронній системі над рідким гелієм в магнітному полі. Вивчення температурної залежності рухливості електронів від стану діелектричної підкладки.
Зменшення розмірності системи дозволяє досліджувати не тільки характеристики знову отриманих структур, але також визначати фізичні параметри, що іншими методами одержати досить складно. Яскравим прикладом цьому може служити визначення електронної маси, в експериментах по дослідженню циклотронного резонансу в системі поверхневих електронів. Завдяки її винятковій чистоті, а також відомому характеру взаємодії носіїв з розсіювачами, така система є прекрасною моделлю для вивчення властивостей електронів в умовах обмеженої геометрії. Іншим аспектом, який обумовлює інтерес до цієї системи, є виникнення останнім часом ідеї використання поверхневих електронів для технічного застосування, зокрема для створення квантового компютера. Розрахунки показують, що в цьому сенсі низьковимірна електронна система над рідким гелієм найбільш перспективна в порівнянні з іншими запропонованими структурами.Обговорюється також мета роботи та переваги створеної електронної системи близької до одновимірної над рідким гелієм перед подібними системами, реалізованими за допомогою інших фізичних обєктів. У вступі розглянуто також декілька напрямків, за якими розвиваються дослідження у цій галузі, відображено звязок роботи з науковими програмами. Виходячи з того, що досліджувана у даній роботі система є принципово новою, для розуміння процесів, що відбуваються в ній, необхідно було розглянути характер поведінки носіїв в аналогічній системі, але більш високої розмірності. У першому вводиться поняття поверхневих електронів, наводяться способи створення системи електронів, локалізованих над рідким гелієм, а також розглядаються кінетичні властивості носіїв у такій системі.Автори пропонували реалізувати таку систему за допомогою скривлення поверхні рідкого гелію, що затікає під дією капілярних сил в окрему канавку чи систему рівнобіжних канавок діелектричної підкладки, розміщеної на деякій висоті над рівнем рідини. Електрони локалізуються в рідких каналах під дією електричного поля, що використовується для утримання носіїв. В наших експериментах такі канали були реалізовані на спеціальній підкладці створеній таким чином: на скляну пластину з розмірами 24 х 19.1 мм2 і товщиною 1.2 мм намотувалась нитка діаметром 0.1 мм з речовини з малою діелектричною проникністю, у даному випадку з нейлону. Як було показано раніше для двовимірних [6] і квазіодновимірних електронних систем [7] над рідким гелієм, у випадку локалізації електронів величина wp повинна зростати внаслідок того, що в спектрі плазмових коливань зявляється оптична мода, зумовлена коливаннями локалізованих електронів. Вимір температурної залежності магнітоопору показав наступний характер rxx(Т): при нульовому магнітному полі магнітоопір падає за експонентою до температури 0.8 - 1 К, у газовій області, і степеневим чином при подальшому зниженні температури в області електрон - риплонного розсіювання.Застосування принципово нового підходу дозволило здійснити перехід від двовимірності до одновимірності, одержавши при цьому систему з яскраво вираженим одновимірним характером поведінки носіїв. В основу дисертації покладений ряд робіт, у яких докладно описані принципи побудови такої системи, проведені дослідження її кінетичних властивостей, у тому числі й у магнітному полі, розглянутий вплив зовнішніх факторів, що змінюють поводження носіїв і таке інше. Важливою перевагою створеної системи є можливість одержання низьких концентрацій і створення одновимірної потенціальної ями достатньої глибини, що дозволяє домогтися максимально одновимірного характеру руху носіїв. Виміри рухливості електронів показали, що для чистої, бездефектної підкладки, за допомогою якої реалізувалася система близька до одновимірної, рухливість носіїв, що визначається їхньою взаємодією з атомами гелію в парі і риплонами, задовільно погоджується з теоретичним розрахунком, проведеним у припущенні відсутності локалізації. Дослідження магнітоопору в області газового розсіювання показало, що для даної системи в інтервалі температур, що характеризується розсіюванням на атомах гелію, чітко спостерігаються ефекти слабкої локалізації, причому при порівнянні експериментальних результатів з теоретичними передбаченнями для систем поверхневих електронів найкраща згода спостерігається з теорією, що описує поводження носіїв в одновимірній системі.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Основним результатом даної дисертаційної роботи є реалізація електронної системи близької до одновимірної і вивчення властивостей цієї системи. Застосування принципово нового підходу дозволило здійснити перехід від двовимірності до одновимірності, одержавши при цьому систему з яскраво вираженим одновимірним характером поведінки носіїв. В основу дисертації покладений ряд робіт, у яких докладно описані принципи побудови такої системи, проведені дослідження її кінетичних властивостей, у тому числі й у магнітному полі, розглянутий вплив зовнішніх факторів, що змінюють поводження носіїв і таке інше.
Основні результати роботи можна сформулювати таким чином: Створена низьковимірна система з використанням поверхневих електронів над рідким гелієм по своїх характеристиках близька до одновимірної та проведені експерименти по її дослідженню. Використання нового підходу дозволило одержати низьковимірну систему високої чистоти й однорідності, що вигідно відрізняє її від аналогічних систем, реалізованих на напівпровідникових структурах. Важливою перевагою створеної системи є можливість одержання низьких концентрацій і створення одновимірної потенціальної ями достатньої глибини, що дозволяє домогтися максимально одновимірного характеру руху носіїв.
Проведено експерименти по вивченню кінетичних властивостей носіїв в електронній системі близькій до одновимірної. Дослідження виконувалися при концентрації носіїв n0 = 3*103 - 5*104 см -1, температурному діапазоні Т = 0.4 - 1.8 К й ведучих полях до 100 МВ/см. Виміри рухливості електронів показали, що для чистої, бездефектної підкладки, за допомогою якої реалізувалася система близька до одновимірної, рухливість носіїв, що визначається їхньою взаємодією з атомами гелію в парі і риплонами, задовільно погоджується з теоретичним розрахунком, проведеним у припущенні відсутності локалізації. Показано, що для підкладок з зарядом або дефектами на її поверхні рухливість зменшується, а частота плазмових коливань, що поширюються в системі паралельних каналів, підвищується. Ефекти, що спостерігаються, можуть бути пояснені локалізацією в квазіодновимірній електронній системі на випадковому потенціалі і дифузійному русі носіїв з перескоками з одного локалізованого стану в інше.
Експериментально вивчені транспортні властивості носіїв в магнітному полі в електронній системі близькій до одновимірної в широкій області магнітних полів до 2.5 Т і температур Т = 0.5 - 2 К. Дослідження магнітоопору в області газового розсіювання показало, що для даної системи в інтервалі температур, що характеризується розсіюванням на атомах гелію, чітко спостерігаються ефекти слабкої локалізації, причому при порівнянні експериментальних результатів з теоретичними передбаченнями для систем поверхневих електронів найкраща згода спостерігається з теорією, що описує поводження носіїв в одновимірній системі. При вивченні електронного транспорту в магнітному полі в області риплонного розсіювання даний ефект виявлений не був, однак причиною цього може бути недостатня експериментальна точність виміру rxx при досить малих магнітних полях, необхідна для виявлення слабкої локалізації. Необхідно також відзначити, що хід залежностей rxx(В) для двовимірної і квазіодновимірної електронних систем над рідким гелієм є істотно різний, що підтверджує зміну характеру переносу при переході з однієї системи в іншу. Дане явище вимагає додаткового теоретичного розгляду.
ПУБЛІКАЦІЇ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
Ковдря Ю.З., Николаенко В.А., Гладченко С.П., Соколов С.С. Линейные электронные цепочки на поверхности сверхтекучего гелия// ФНТ.-1998.-T. 24, №11.-C.1113-1116.
Kovdrya Yu.Z., Nikolaenko V.A., Gladchenko S.P., and Sokolov S.S.. Linear Electron Chains on the Liquid Helium Surface: Carrier Transport// J. Low Temp. Phys.-1998.-Vol. 113, № 5/6. -P.1109-1112 .
Kovdrya Yu.Z., Nikolaenko V.A., Gladchenko S.P. One-dimensional electron system on liquid helium// Physica B.-2000.-Vol. 284-288, -P.168-169.
Kovdrya Yu.Z., Nikolaenko V.A., Gladchenko S.P. Localization of carriers in a one-dimensional electron system over liquid helium// Physica B.-2000.-Vol. 284-288,-P. 1958-1959.
Kovdrya Yu.Z., Nikolaenko V.A., Gladchenko S.P. Quasi-one-dimensional and one-dimensional electron system on liquid helium// 18-th General Conference of the Condensed matter division, Montreux, Switzerland, -2000.- P30-28.
Kovdrya Yu.Z., Nikolaenko V.A., Gladchenko S.P. Magnetotransport in a quasi-one-dimensional and one-dimensional electron system over supperfluid helium// 18-th General Conference of the Condensed matter division, Montreux, Switzerland. -2000.- P30-29.
Николаенко В.А., Ковдря Ю.З, Гладченко С.П.. Магнитосопротивление квазиодномерной и одномерной электронной системы над жидким гелием// НТ-32, тезисы докладов секции “Наноструктуры и Низкоразмерные Системы”,-2000.-С. NSP 22-23.
Ковдря Ю.З., Николаенко В.А., Гладченко С.П. Перенос носителей в одномерной электронной системе над жидким гелием// НТ-32, тезисы докладов секции “Наноструктуры и Низкоразмерные Системы”,-2000.-С. NSP 16-17.
Гладченко С.П., Николаенко В.А., Ковдря Ю.З., Соколов С.С. Транспорт носителей и локализация в одномерной электронной системе над жидким гелием// ФНТ.-2001.-T. 27, №1.-C. 3-14.
Ковдря Ю.З., Николаенко В.А., Гладченко С.П. Эффекты слабой локализации в квазиодномерной электронной системе над жидким гелием в области газового рассеяния//Письма в ЖЭТФ.-2001.-Т.73, №9.-С.526-530.
Список литературы
Монарха Ю.П., ШИКИНВ.Б. Низкоразмерные электронные системы на поверхности жидкого гелия// ФНТ.-1982.-T. 8, №6.-C. 563-600.
Ковдря Ю.З., Монарха Ю.П. Одномерная электронная система над жидким гелием// ФНТ.-1986.-T. 12, №10.-C.1011-1015.
Sommer W. T., Tanner D. J. Mobility of electrons on the surface of liquid 4He// Phys. Rev. Lett.-1971.-Vol.27, №30.-P.1345-1349.
Sokolov S.S., Guo-Giang Hai, and Studart N. Mobility of electrons in a quasi-one-dimensional conducting channel on the liquid helium surface// Phys.Rev. B.-1995.-Vol. 5, №9.-P. 5977-5988.
Andrey E.Y. Observation of the polaronic transition in a two-dimensional electron system// Phys. Rev. Lett.-1984.-Vol. 52,-P. 1449.
Николаенко В.А., Яяма Х., Ковдря Ю.З., Томокийо А. Подвижность и локализация носителей в квазиодномерной электронной системе над жидким гелием// ФНТ.-1997.-T. 23,-C. 642.
Altshuller B.L., Khmelnitskii D., Larkin A.L., Lee P.A.. Magnetoresistance and Hall effect in a disorder two-dimensional electron gas// Phys. Rev. B.-1980.-Vol. 22, -P.5142.
Stephen M.J. Weak localization and the conductivity of nondegenerate electrons// Phys. Rev. B.-1987.-Vol. 36,-P. 5663-5664.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
