Квазіодновимірні електронні системи над рідким гелієм

8. 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. -C. NSp 16-17.

9. 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.

10. 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.

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Монарха Ю. П., ШикинВ. Б. Низкоразмерные электронные системы на поверхности жидкого гелия// ФНТ. -1982. -T. 8, №6. -C. 563-600.

2. Эдельман В. С. Левитирующие электроны// УФН. -1980. -T. 130, №4. -C. 675-706.

3. Ковдря Ю. З., Монарха Ю. П. Одномерная электронная система над жидким гелием// ФНТ. -1986. -T. 12, №10. -C. 1011-1015.

4. 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.

5. 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.

6. Andrey E. Y. Observation of the polaronic transition in a two-dimensional electron system// Phys. Rev. Lett. -1984. -Vol. 52, -P. 1449.

7. 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.

8. 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.

9. Stephen M. J. Weak localization and the conductivity of nondegenerate electrons// Phys. Rev. B. -1987. -Vol. 36, -P. 5663-5664.

 

 

Гладченко С. П. Квазіодновимірні електронні системи над рідким гелієм. Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата фізико-математичних наук за фахом 01. 04. 09 – Фізика низьких температур. На правах рукопису. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б. И. Вєркіна НАН України, Харків, 2002.

У дисертації описаний спосіб реалізації одновимірної електронної системи над рідким гелієм, що дозволив створити систему максимально близьку до одновимірної. Використання нового підходу дозволило одержати зазначену низьковимірну систему високої чистоти й однорідності, що вигідно відрізняє її від низьковимірних систем, реалізованих на інших фізичних принципах.

Дослідження рухливості електронів, а також плазмової частоти вказали на можливість локалізації носіїв на випадковому потенціалі в квазіодномірній системі. Вивчення поведінки носіїв в магнітному полі показало, що в області газового розсіювання, для реалізованої системи характерне явище слабкої локалізації. При вивченні електронного переносу в магнітному полі в області температур, що відповідають электрон – риплонному розсіюванню даний ефект виявлений не був. Дослідження кінетичних характеристик, а також електронного транспорту в магнітному полі показали, що реализована система близька за своїми властивостями до одновимірної.

Ключові слова: гелій, поверхневі електрони, квазіодновимірна система, риплоны, атоми газу, локалізація.

 

Гладченко С. П. Квазиодномерные электронные системы над жидким гелием. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01. 04. 09 – Физика низких температур. На правах рукописи. Физико-технический институт низких температур им. Б. И. Веркина НАН Украины, Харьков, 2002.

В диссертации описан способ реализации одномерной электронной системы над жидким гелием, который позволил создать систему по своим свойствам максимально близкую к одномерной. Исследование кинетических характеристик, а также электронного транспорта в магнитном поле показали, что реализованная система близка по своим свойствам к одномерной.

Использование нового подхода позволило получить указанную низкоразмерную систему высокой чистоты и однородности, что выгодно отличает её от низкоразмерных систем, реализованных на других физических принципах. В число преимуществ можно также включить возможность получения низких концентраций носителей и создания потенциальной ямы любой глубины, что позволяет реализовать максимально одномерный характер движения носителей.

Проведены исследования подвижности электронов. Измерения выполнялись в температурном интервале Т = 0. 4 – 1. 8 К, перекрывающем области риплонного и газового рассеяния. Проведенный анализ экспериментов показал, что для чистой профилированной подложки, с помощью которой была реализована низкоразмерная электронная система, подвижность носителей удовлетворительно согласуется с теоретическим расчетом, проведенным для квазиодномерной системы в предположении отсутствия локализации. В то же время, для подложек с зарядом или дефектами на её поверхности подвижность уменьшается, а частота плазменных колебаний растет. Данный эффект был объяснен локализацией носителей на случайном потенциале в квазиодномерной системе.

Экспериментально изучен транспорт электронов в магнитном поле. Исследования проводились в области температур Т = 0. 5 – 2 К и магнитных полях до В = 2. 5 Т. Анализ экспериментальных результатов показал, что для данной системы, в области газового рассеяния, характерно явление слабой локализации, причем при сравнении экспериментальных данных с теорией, описывающей эффекты локализации в системе поверхностных электронов, наилучшее согласие наблюдается при использовании теоретических предсказаний для одномерной системы.

При изучении электронного переноса в магнитном поле в области температур, соответствующих электрон-риплонному рассеянию данный эффект обнаружен не был, однако причиной этому может являться недостаточная экспериментальная точность измерения хх необходимая для обнаружения слабой локализации в данной области температур. Необходимо также отметить, что ход зависимостей хх (В) для двумерной и одномерной электронных систем над жидким гелием существенно различен, что подтверждает предположение об изменении характера магнитопереноса при переходе из одной системы в другую. Теория, описывающая транспортные свойства носителей в квазиодномерной электронной системе над жидким гелием в широком интервале магнитных полей, в настоящее время только развивается, и у нас, к сожалению, не было возможности провести более детальное сравнение транспортных свойств указаных выше систем.

Ключевые слова: гелий, поверхностные электроны, квазиодномерная система, риплоны, атомы газа, локализация.

 

Gladchenko S. P. Quasi-one-dimensional electrons systems over liquid helium. Manuscript.

The thesis for a Candidate’s degree in science (physics and mathematics) by speciality 01. 04. 09 – Low temperature physics, B. I. Verkin Institute for Low temperature Physics and Engineering, NAS, Kharkov, Ukraine, 2002.

The thesis describes a way for realization of a one-dimensional electron system over liquid helium, permitting to develop a system maximally close to the one-dimensional one.

Studies of the electron mobility as well as of the plasma frequency revealed the possible localization of carriers on the random potential in the quasi-one-dimensional system. Investigations on the carrier behavior in the magnetic field showed that in the gas scattering region the weak localization is characteristic for the system realized. Studies on kinetic characteristics and the electron transport in the magnetic field indicated that a system which characteristics are close to those of the one-dimensional system has been realized.

Key words: helium, surface electrons, quasi-one-dimensional system, ripplons, gas atoms, localization.