Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием
Экспериментально изучена проводимость квазиодномерной электронной системы в проводящем канале над жидким гелием в области температур 0,5-1,9 К. Установлено, что для ряда подложек наблюдаются аномалии на зависимости проводимости от потенциала прижимающего электрического поля (резкое понижение пров...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120958 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием / Ю.З. Ковдря , В.А. Николаенко, А.В. Смородин // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 10. — С. 1166–1169. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-120958 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ковдря, Ю.З. Николаенко, В.А. Смородин, А.В. 2017-06-13T11:03:19Z 2017-06-13T11:03:19Z 2007 Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием / Ю.З. Ковдря , В.А. Николаенко, А.В. Смородин // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 10. — С. 1166–1169. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.40.Jg, 73.20.–r https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120958 Экспериментально изучена проводимость квазиодномерной электронной системы в проводящем канале над жидким гелием в области температур 0,5-1,9 К. Установлено, что для ряда подложек наблюдаются аномалии на зависимости проводимости от потенциала прижимающего электрического поля (резкое понижение проводимости). Такое поведение проводимости, по-видимому, связано с вариациями потенциала вдоль проводящего канала, обусловленными различными видами неоднородностей. Експериментально вивченo провідність квазіодновимірної електронної системи в провідному канал і над рідким гелієм в області температур 0,5-1,9 К. Bстановлено, що для ряду підкладок спостер ігаються аномалії на залежності провідності від потенціалу електричного поля, що притискає (різке зниження провідності). Така поведінка провідності, очевидно, пов'язана з варіаціями потенц іалу уздовж провідного каналу, обумовленими різними видами неоднорідностей. Conductivity of a quasi-one-dimensional electron system in the conducting channel above liquid helium is investigated experimentally in the temperature region 0.5–1.9 K. It is found that anomalies the conductivity as a function of pressing electric field displays (sharp downturn) for some substrates. Such a behavior of conductivity appears to result from variations in the potential along the conducting channel caused by inhomogenities of profiled substrates. Авторы выражают благодарность Ю.П. Монарха и С.С. Соколову за интерес к данной работе и обсуждение ее результатов. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Кpаткие сообщения Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием Anomalies of conductivity in a quasi-one-dimensional electron system over liquid helium Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием |
| spellingShingle |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием Ковдря, Ю.З. Николаенко, В.А. Смородин, А.В. Кpаткие сообщения |
| title_short |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием |
| title_full |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием |
| title_fullStr |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием |
| title_full_unstemmed |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием |
| title_sort |
аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием |
| author |
Ковдря, Ю.З. Николаенко, В.А. Смородин, А.В. |
| author_facet |
Ковдря, Ю.З. Николаенко, В.А. Смородин, А.В. |
| topic |
Кpаткие сообщения |
| topic_facet |
Кpаткие сообщения |
| publishDate |
2007 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Anomalies of conductivity in a quasi-one-dimensional electron system over liquid helium |
| description |
Экспериментально изучена проводимость квазиодномерной электронной системы в проводящем
канале над жидким гелием в области температур 0,5-1,9 К. Установлено, что для ряда подложек наблюдаются
аномалии на зависимости проводимости от потенциала прижимающего электрического
поля (резкое понижение проводимости). Такое поведение проводимости, по-видимому, связано с вариациями
потенциала вдоль проводящего канала, обусловленными различными видами неоднородностей.
Експериментально вивченo провідність квазіодновимірної електронної системи в провідному канал
і над рідким гелієм в області температур 0,5-1,9 К. Bстановлено, що для ряду підкладок спостер
ігаються аномалії на залежності провідності від потенціалу електричного поля, що притискає
(різке зниження провідності). Така поведінка провідності, очевидно, пов'язана з варіаціями потенц
іалу уздовж провідного каналу, обумовленими різними видами неоднорідностей.
Conductivity of a quasi-one-dimensional electron
system in the conducting channel above liquid
helium is investigated experimentally in the temperature
region 0.5–1.9 K. It is found that anomalies
the conductivity as a function of pressing electric
field displays (sharp downturn) for some
substrates. Such a behavior of conductivity appears
to result from variations in the potential along the
conducting channel caused by inhomogenities of
profiled substrates.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120958 |
| citation_txt |
Аномалия проводимости неоднородного квазиодномерного электронного канала над жидким гелием / Ю.З. Ковдря , В.А. Николаенко, А.В. Смородин // Физика низких температур. — 2007. — Т. 33, № 10. — С. 1166–1169. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kovdrâûz anomaliâprovodimostineodnorodnogokvaziodnomernogoélektronnogokanalanadžidkimgeliem AT nikolaenkova anomaliâprovodimostineodnorodnogokvaziodnomernogoélektronnogokanalanadžidkimgeliem AT smorodinav anomaliâprovodimostineodnorodnogokvaziodnomernogoélektronnogokanalanadžidkimgeliem AT kovdrâûz anomaliesofconductivityinaquasionedimensionalelectronsystemoverliquidhelium AT nikolaenkova anomaliesofconductivityinaquasionedimensionalelectronsystemoverliquidhelium AT smorodinav anomaliesofconductivityinaquasionedimensionalelectronsystemoverliquidhelium |
| first_indexed |
2025-11-26T00:08:26Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:08:26Z |
| _version_ |
1850592209086185472 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 10, ñ. 1166–1169
Êðàòêèå ñîîáùåíèÿ
Àíîìàëèÿ ïðîâîäèìîñòè íåîäíîðîäíîãî
êâàçèîäíîìåðíîãî ýëåêòðîííîãî êàíàëà íàä æèäêèì
ãåëèåì
Þ.Ç. Êîâäðÿ , Â.À. Íèêîëàåíêî, À.Â. Ñìîðîäèí
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: nikolaenko@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 10 àïðåëÿ 2007 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 19 èþíÿ 2007 ã.
Ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷åíà ïðîâîäèìîñòü êâàçèîäíîìåðíîé ýëåêòðîííîé ñèñòåìû â ïðîâîäÿùåì
êàíàëå íàä æèäêèì ãåëèåì â îáëàñòè òåìïåðàòóð 0,5–1,9 Ê. Óñòàíîâëåíî, ÷òî äëÿ ðÿäà ïîäëîæåê íà-
áëþäàþòñÿ àíîìàëèè íà çàâèñèìîñòè ïðîâîäèìîñòè îò ïîòåíöèàëà ïðèæèìàþùåãî ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ (ðåçêîå ïîíèæåíèå ïðîâîäèìîñòè). Òàêîå ïîâåäåíèå ïðîâîäèìîñòè, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ âà-
ðèàöèÿìè ïîòåíöèàëà âäîëü ïðîâîäÿùåãî êàíàëà, îáóñëîâëåííûìè ðàçëè÷íûìè âèäàìè íåîäíîðîä-
íîñòåé.
Åêñïåðèìåíòàëüíî âèâ÷åío ïðîâ³äí³ñòü êâàç³îäíîâèì³ðíî¿ åëåêòðîííî¿ ñèñòåìè â ïðîâ³äíîìó êà-
íàë³ íàä ð³äêèì ãå볺ì â îáëàñò³ òåìïåðàòóð 0,5–1,9 Ê. Bñòàíîâëåíî, ùî äëÿ ðÿäó ï³äêëàäîê ñïîñ-
òåð³ãàþòüñÿ àíîìà볿 íà çàëåæíîñò³ ïðîâ³äíîñò³ â³ä ïîòåíö³àëó åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ, ùî ïðèòèñêàº
(ð³çêå çíèæåííÿ ïðîâ³äíîñò³). Òàêà ïîâåä³íêà ïðîâ³äíîñò³, î÷åâèäíî, ïîâ'ÿçàíà ç âàð³àö³ÿìè ïîòåí-
ö³àëó óçäîâæ ïðîâ³äíîãî êàíàëó, îáóìîâëåíèìè ð³çíèìè âèäàìè íåîäíîð³äíîñòåé.
PACS: 67.40.Jg Èîíû â æèäêîì
4
Íå;
73.20.–r Ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ íà ïîâåðõíîñòÿõ è ãðàíèöàõ ðàçäåëà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ýëåêòðîíû è èîíû, ñâåðõòåêó÷èé
4
He, êâàçèîäíîìåðíàÿ ýëåêòðîííàÿ ñèñòåìà,
êâàíòîâûé ïðîâîä.
Âèäíîå ìåñòî ñðåäè àêòèâíî èññëåäóåìûõ â íàñòî-
ÿùåå âðåìÿ íàíîñòðóêòóð çàíèìàåò êâàçèîäíîìåðíàÿ
(Q1D) ýëåêòðîííàÿ ñèñòåìà íàä æèäêèì ãåëèåì, ïðåä-
ëîæåííàÿ â 1986 ã. Êîâäðåé è Ìîíàðõîé [1] è ïîçäíåå
ðåàëèçîâàííàÿ íàä ïðîôèëèðîâàííîé äèýëåêòðè÷åñ-
êîé ïîäëîæêîé â êàíàëàõ, çàïîëíåííûõ æèäêîñòüþ,
ôîðìà ïîâåðõíîñòè êîòîðîé èñêàæåíà êàïèëëÿðíû-
ìè ñèëàìè [2]. Èñïîëüçîâàíèå â ýêñïåðèìåíòàõ ðÿäà
èäåíòè÷íûõ êàíàëîâ ïîâûøàåò ñîîòíîøåíèå ñèã-
íàë/øóì. Ýëåêòðîíû ëîêàëèçóþòñÿ âáëèçè äíà êàíà-
ëîâ ïîä äåéñòâèåì ïðèæèìàþùåãî ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ. Ãëóáèíà æèäêîñòè â öåíòðå êàíàëà ñóùåñòâåííî
áîëüøå ðàäèóñà êðèâèçíû åå ïîâåðõíîñòè r, ïðè ýòîì
ðàññåÿíèå ýëåêòðîíîâ íà ðèïëîíàõ — êâàíòàõ êàïèë-
ëÿðíûõ âîëí, ïðåîáëàäàþùåå ïðè òåìïåðàòóðàõ
T � 0 8, Ê, ÿâëÿåòñÿ òàêèì æå, êàê íàä ìàññèâíîé æèä-
êîñòüþ. Ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 1 Ê ýëåêòðîíû ïðåè-
ìóùåñòâåííî ðàññåèâàþòñÿ àòîìàìè ãåëèÿ â ïàðîâîé
ôàçå. Îäèí èç âàæíûõ ïàðàìåòðîâ — øèðèíó ïðîâî-
äÿùåãî êàíàëà, çàâèñÿùóþ îò ïîëÿ è ðàäèóñà, —
ìîæíî ìåíÿòü â øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Ýôôåêòû, âûçâàí-
íûå ïðèñóòñòâèåì òîíêîé ïëåíêè (ìåíüøå 10 5� ñì) íà
êðàÿõ êàíàëà, çàìåòíî ìîäèôèöèðóþò ýëåêòðîí-ðèï-
ëîííîå ðàññåÿíèå è ìîãóò ïðèâîäèòü ê âçàèìîäåé-
ñòâèþ ýëåêòðîíîâ ñ íåîäíîðîäíîñòÿìè ìåæôàçíîé
ãðàíèöû: æèäêîñòü–òâeðäàÿ ïîäëîæêà. Íåîäíîðîä-
íîñòè ñòåíîê êàíàëà âûçûâàþò äîïîëíèòåëüíîå ðàññå-
ÿíèå, ñâÿçàííîå êàê ñ ñèëüíûì ïîëÿðèçàöèîííûì âçà-
èìîäåéñòâèåì ýëåêòðîíîâ ñî ñòåíêàìè, òàê è ñ
ëîêàëèçàöèåé ÷àñòè ýëåêòðîíîâ íà íåîäíîðîäíîñòÿõ
ñòåíîê.
Ïåðåíîñ çàðÿäà â «÷èñòûõ» êàíàëàõ (ñâåæåïðè-
ãîòîâëåííàÿ ïîäëîæêà), êîãäà âëèÿíèåì íåîäíîðîä-
íîñòåé ñòåíîê è òîíêèõ ïëeíîê ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, èñ-
ñëåäîâàí äîñòàòî÷íî õîðîøî êàê òåîðåòè÷åñêè, òàê è
ýêñïåðèìåíòàëüíî [3,4]. Âàæíûì ðåçóëüòàòîì èñ-
© Þ.Ç. Êîâäðÿ, Â.À. Íèêîëàåíêî, À.Â. Ñìîðîäèí, 2007
ïîëüçîâàíèÿ ÷óâñòâèòåëüíûõ ê íåîäíîðîäíîñòÿì
óçêèõ ïðîâîäÿùèõ êàíàëîâ ÿâëÿåòñÿ îáíàðóæåíèå
ñëàáîé ëîêàëèçàöèè íîñèòåëåé íà àòîìàõ ãåëèÿ â ïàðå
â êëàññè÷åñêîé Q1D ýëåêòðîííîé ñèñòåìå [5]. Çíà÷è-
òåëüíûé èíòåðåñ âûçûâàåò èçó÷åíèå ïðîâîäÿùèõ êà-
íàëîâ ñ äîïîëíèòåëüíûì ïîòåíöèàëîì ðàññåÿíèÿ,
âûçâàííûì, â ÷àñòíîñòè, äåãðàäàöèåé ïîäëîæêè.
Åñòåñòâåííî îæèäàòü, ÷òî ïðèæèìàþùåå ýëåêòðè÷åñ-
êîå ïîëå, ñèëüíî âëèÿþùåå íà ñòðóêòóðó âîëíîâîé
ôóíêöèè ýëåêòðîíîâ è íà ýëåêòðîí-ðèïëîííîå
âçàèìîäåéñòâèå, äîëæíî çàìåòíî ñêàçûâàòüñÿ è íà
âçàèìîäåéñòâèè íîñèòåëåé ñ íåîäíîðîäíîñòÿìè
ïîäëîæêè.
 ðàáîòå ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷àåòñÿ ïðîâîäè-
ìîñòü Q1D ýëåêòðîííîé ñèñòåìû íàä æèäêèì ãåëèåì
êàê ôóíêöèÿ ïðèæèìàþùåãî ïîëÿ â óñëîâèÿõ íåîäíî-
ðîäíîñòåé. Êàê è â ðàáîòå [4], ïîäëîæêîé ñëóæèëè
ïàðàëëåëüíî ðàñïîëîæåííûå íåéëîíîâûå íèòè, óãëóá-
ëåíèÿ ìåæäó êîòîðûìè çàïîëíåíû ãåëèåì. Çíà÷åíèå
ðàäèóñà êðèâèçíû ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè îïðåäåëÿ-
åòñÿ êàê r gh� �� � (h — âûñîòà ïîäëîæêè íàä ïî-
âåðõíîñòüþ ãåëèÿ, � — êîýôôèöèåíò ïîâåðõíîñòíîãî
íàòÿæåíèÿ ãåëèÿ è � — åãî ïëîòíîñòü). Äëÿ òèïè÷íî-
ãî çíà÷åíèÿ h = 8 ìì ðàäèóñ êðèâèçíû r ñîñòàâëÿë
3 4 10 3, �
� ñì. Êîíñòðóêöèÿ ÿ÷åéêè è ìåòîäèêà èçìåðå-
íèé àíàëîãè÷íû òåì, êîòîðûå ïðèìåíÿëèñü â ðàáîòå
[4]. Îñîáåííîñòüþ äàííîé ðàáîòû áûëî òî, ÷òî äëÿ ñî-
çäàíèÿ äîïîëíèòåëüíûõ íåîäíîðîäíîñòåé ïîòåíöèàëà
âäîëü ïðîâîäÿùèõ êàíàëîâ èñïîëüçîâàëè ïðÿìîóãîëü-
íûå «ôðàãìåíòû» ïîâåðõíîñòè èçìåðèòåëüíûõ ýëåêò-
ðîäîâ â âèäå íåáîëüøèõ ïåðèîäè÷åñêèõ óãëóáëåíèé ñ
øàãîì îêîëî 0,05 è ãëóáèíîé 10 4� ñì.
×àñòü ñå÷åíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîé ÿ÷åéêè ïîêàçàíà
íà ðèñ. 1. ß÷åéêà ñîñòîÿëà èç äâóõ êîìïëàíàðíî ðàñïî-
ëîæåííûõ ïðÿìîóãîëüíûõ èçìåðèòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ
ðàçìåðîì 5 9 ìì , êîòîðûå áûëè ðàçäåëåíû çàçåìëåí-
íîé ïîëîñêîé 1 9 ìì. Ìàëûå çàçîðû ìåæäó ÷àñòÿìè
ýëåêòðîäîâ íå âíîñèëè çàìåòíûõ íåîäíîðîäíîñòåé
ïîòåíöèàëà â ïëîñêîñòè ïîäëîæêè. Èñòî÷íèêîì ýëåêò-
ðîíîâ ñëóæèëà âîëüôðàìîâàÿ íèòü íàêàëèâàíèÿ íàä
ùåëüþ â âåðõíåì ýëåêòðîäå, íàõîäÿùåìñÿ íà ðàññòîÿ-
íèè d = 1 ìì îò èçìåðèòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ. Èçìå-
ðåíèÿ ïðîâîäèëè ïî ìåòîäèêå Ñîììåðà–Òàííåðà íà
÷àñòîòå 20 êÃö ïðè ïîòåíöèàëå âåäóùåãî ïîëÿ îò íå-
ñêîëüêèõ ìèëëèâîëüò äî 1 Â.  ìîäåëè èñòî÷íèêà òîêà
ñ èñïîëüçîâàíèåì ñèíõðîííîãî óñèëèòåëÿ èçìåðÿëè
0-ãðàäóñíóþ (U 0) è 90-ãðàäóñíóþ (U 90) ñîñòàâëÿþ-
ùèå ñèãíàëà. Ïîäëîæêó ïîìåùàëè íà èçìåðèòåëüíûå
ýëåêòðîäû, îíà ñîñòîÿëà èç 85 íåéëîíîâûõ íèòåé äèà-
ìåòðîì 90 ìêì, ðàñïîëîæåííûõ â ðÿä íà ñòåêëÿííîé
ïëàñòèíå ðàçìåðîì 11 9 0,24 ìì. Ïàðàáîëè÷åñêèé
ïîòåíöèàë ïåðïåíäèêóëÿðíî êàíàëó èìååò âèä U y( ) �
�
[ / ( )]eE r y2 2. Ïîëóøèðèíà ïðîâîäÿùåãî êàíàëà a
äëÿ ÷èñòîé ïîäëîæêè ïðè a r� è îòíîñèòåëüíî áîëü-
øîé ïëîòíîñòè ýëåêòðîíîâ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò óñëîâè-
ÿì íàøåãî ýêñïåðèìåíòà, âûðàæàåòñÿ àíàëîãè÷íî [6]:
a e r n El� �
2 , ãäå nl — ëèíåéíàÿ ïëîòíîñòü ýëåê-
òðîíîâ, è ñîñòàâëÿåò ìåíåå 15 ìêì. Ñâÿçü ïðèæè-
ìàþùåãî ïîòåíöèàëà è ïðèæèìàþùåãî ïîëÿ çàäàåòñÿ
ñîîòíîøåíèåì E V d
� � . Çíà÷åíèå ìåæóðîâíåâîãî
ðàññòîÿíèÿ â ýíåðãåòè÷åñêîì ñïåêòðå Q1D ñèñòåìû,
îïðåäåëÿåìîå êàê � eE mr
� ( ), íå ïðåâûøàëî â ýêñ-
ïåðèìåíòàõ 0,3 Ê è, òàêèì îáðàçîì, ýëåêòðîíû çàñåëÿ-
ëè íå òîëüêî îñíîâíîé, íî è âîçáóæäåííûå óðîâíè
ýíåðãèè.
Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëè â îáëàñòè òåìïåðàòóð îò 1,9
äî 0,5 Ê, ÷òî ïåðåêðûâàåò îáëàñòè êàê ýëåêòðîí-ãàçî-
âîãî, òàê è ýëåêòðîí-ðèïëîííîãî ðàññåÿíèé. Â õîäå
èçìåðåíèé ñíèìàëè çàâèñèìîñòè èçìåðèòåëüíîãî ñèã-
íàëà, ïðîõîäÿùåãî ÷åðåç ÿ÷åéêó ñ ýëåêòðîíàìè, îò
ïðèæèìàþùåãî ïîòåíöèàëà V
. Ñðåäíÿÿ ïëîòíîñòü
ýëåêòðîíîâ â ïîëîñêå è îòíîñèòåëüíàÿ âåëè÷èíà ïðî-
âîäèìîñòè îïðåäåëÿëèñü àíàëîãè÷íî [7] ïî âåëè÷è-
íàìU 0 èU 90 . Â ýêñïåðèìåíòàõ ïëîòíîñòü ýëåêòðîíîâ
ñîñòàâëÿëà îò 10
4
äî 3·10
8
ñì
–2
.
Òèïè÷íûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè îòíî-
ñèòåëüíîé âåëè÷èíû ïðîâîäèìîñòè îò V
, ñíÿòûå ïðè
T �15, Ê, ïðèâåäåíû íà ðèñ. 2. Â ãàçîâîé îáëàñòè èñ-
ñëåäîâàíèÿ ïðîâåäåíû ïðè çíà÷åíèÿõ V
äî 160 Â.
 ðÿäå ýêñïåðèìåíòîâ èìåëè ìåñòî äâå àíîìàëèè, êàê
èçîáðàæåíî íà ãðàôèêàõ. Âåðõíÿÿ êðèâàÿ ïîëó÷åíà
ïðè óâåëè÷åíèè ïðèæèìàþùåãî ïîòåíöèàëà, à íèæ-
íÿÿ — ïðè åãî óìåíüøåíèè. Ðàñõîæäåíèå äàííûõ ïðè
V
� 60 Â ñîîòâåòñòâóåò óìåíüøåíèþ êîíöåíòðàöèè
ýëåêòðîíîâ ïðèìåðíî íà 20%. Ïðè ýòîì ïîëîæåíèå
àíîìàëèè ñäâèíóëîñü ê ìåíüøèì âåëè÷èíàì ïðè-
æèìàþùåãî ïîòåíöèàëà. Íà âñòàâêå ïîêàçàíà çàâèñè-
ìîñòü êîìïîíåíòû U 0(V
), ñíÿòàÿ ïðè Ò = 0,6 Ê äëÿ
80 140B B� �
V . Àíîìàëèÿ çäåñü íàáëþäàåòñÿ ïðè
V
� 115 Â. Ãèñòåðåçèñ â ïîëîæåíèè àíîìàëèé íå
íàáëþäàëñÿ. Óìåíüøåíèå ïðîâîäèìîñòè â îáëàñòè
àíîìàëèé ñîñòàâëÿëî äî 15% ïðè 1,5 Ê äî 50% ïðè
0,6 Ê. Ïîëîæåíèå àíîìàëèé â îòäåëüíîì îïûòå íå çà-
âèñåëî îò àìïëèòóäû è ÷àñòîòû ñèãíàëà (èçìåíåíèÿ
áûëè ïîðÿäêà
150%). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî àíîìà-
Àíîìàëèÿ ïðîâîäèìîñòè íåîäíîðîäíîãî êâàçèîäíîìåðíîãî ýëåêòðîííîãî êàíàëà íàä æèäêèì ãåëèåì
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 10 1167
4
2
1
5
3
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêè. 1 — èçìåðè-
òåëüíûå ýëåêòðîäû ñ ôðàãìåíòèðîâàííûìè ïîâåðõíîñòÿ-
ìè; 2 — ñòåêëÿííàÿ ïëàñòèíêà; 3 — ïîäëîæêà èç íåéëîíî-
âûõ íèòåé; 4 — æèäêèé ãåëèé; 5 — ïîâåðõíîñòíûå
ýëåêòðîíû.
ëèè ïðîâîäèìîñòè íå íàáëþäàëèñü íè ïðè îòíîñè-
òåëüíî áîëüøîì íàïóñêå ãåëèÿ, íè ïðè áîëüøèõ êîí-
öåíòðàöèÿõ ýëåêòðîíîâ.
Çàâèñèìîñòü ëîêàëüíîãî ìèíèìóìà ïðîâîäèìîñòè
îò âåëè÷èíû ïðèæèìàþùåãî ïîòåíöèàëà äëÿ îäèíî÷-
íîãî ïðîâîäÿùåãî êàíàëà íàáëþäàëàñü è â ðàáîòå [6].
Îïûòû ïðîâåäåíû ïðè áîëüøîé íàñûùåííîé ýëåêòðîí-
íîé êîíöåíòðàöèè è ñ çàðÿäîì íà ïîäëîæêå. Â íàñòîÿ-
ùåé ðàáîòå êîíöåíòðàöèÿ áûëà íåíàñûùåííîé è ïî-
êàçàíî, ÷òî ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè àíîìàëèÿ ñãëàæè-
âàåòñÿ; çàðÿä íà ïîäëîæêå òàêæå êîíòðîëèðîâàëñÿ.
Èñõîäÿ èç ðàçìåðîâ ôðàãìåíòîâ íà ïîâåðõíîñòè
èçìåðèòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ è ðàññòîÿíèÿ èõ äî ïîä-
ëîæêè îöåíî÷íàÿ âàðèàöèÿ ïîòåíöèàëà âäîëü êàíàëà
ñîñòàâëÿëà � 10 3 Ê ïðè âåëè÷èíå ïðèæèìàþùåãî ïî-
òåíöèàëà E
� 10 3 Â/ñì. Ïî îöåíêàì êóëîíîâñêîãî
âçàèìîäåéñòâèÿ âàðèàöèè ïëîòíîñòè ýëåêòðîíîâ
âäîëü êàíàëà ïîðÿäêà 10 7–10 8 ì
–2
, ò.å. ìîãóò îáðàçî-
âûâàòüñÿ ñâîåîáðàçíûå óçêèå ïðîâîäÿùèå «ìîñòèêè»
ìåæäó áîëåå øèðîêèìè ó÷àñòêàìè êàíàëà. Ðàññòîÿíèå
óïîðÿäî÷åííîãî äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ çà ïîëóïåðèîä
èçìåðèòåëüíîãî ñèãíàëà ïðè ìàêñèìàëüíîé íàïðÿ-
æåííîñòè âåäóùåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ �
�10 2 Â/ñì
ïîðÿäêà 10 1� –10 2� ñì. Äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà
ýëåêòðîíà â ãàçîâîé îáëàñòè ñîñòàâëÿëà 10
–6
–10
–7
ì.
Îíà ìåíÿåòñÿ ñ òåìïåðàòóðîé ïî ýêñïîíåíöèàëüíîìó
çàêîíó è ìîæåò îêàçàòüñÿ ñîèçìåðèìîé ñ ðàçìåðàìè
«ìîñòèêà», ÷òî ìîæåò âåñòè ê êëàññè÷åñêîìó ðàçìåð-
íîìó ýôôåêòó. Â õîäå îòäåëüíîãî ýêñïåðèìåíòà ïîëî-
æåíèå àíîìàëèè íå çàâèñåëî îò òåìïåðàòóðû è, ñëåäî-
âàòåëüíî, ýòîò ýôôåêò, ïî-âèäèìîìó, îòñóòñòâîâàë.
Òàêèì îáðàçîì, íàáëþäàåìûå ýôôåêòû, âåðîÿòíî,
ñâÿçàíû ñ âëèÿíèåì íåîäíîðîäíîñòåé ïîòåíöèàëà
âäîëü ïðîâîäÿùèõ êàíàëîâ. Òàêîé ïîòåíöèàë ìîæåò
áûòü íàâåäåí òàêæå è íåîäíîðîäíîñòÿìè ñòåêëÿííîé
ïëàñòèíêè. Íåîäíîðîäíîñòü ïîòåíöèàëà âäîëü ïðîâî-
äÿùåãî êàíàëà ìîæåò ïðèâîäèòü ê òîìó, ÷òî ñ óâåëè÷å-
íèåì ïðèæèìàþùåãî ïîëÿ â íåêîòîðûõ ìåñòàõ êàíà-
ëîâ âîçíèêàþò çàóæåííûå ìåñòà, «ìîñòèêè» ìåæäó
ìíîãîýëåêòðîííûìè «ðåçåðâóàðàìè». Ðàçìåðû «ìîñ-
òèêîâ» ìîæíî èçìåíÿòü ýêñïåðèìåíòàëüíûìè óñëîâè-
ÿìè îò ìàêðîñêîïè÷åñêèõ äî ìèêðîñêîïè÷åñêèõ.
Óìåíüøåíèþ ðàçìåðà «ìîñòèêà» ñïîñîáñòâóåò òàêæå
äåéñòâèå ïàðàáîëè÷åñêîãî ïîòåíöèàëàU y( ), ðàñòóùåå
ñ óâåëè÷åíèåì ïðèæèìàþùåãî ïîòåíöèàëà.
Ñîèçìåðèìîñòü «ìîñòèêà» ñ äëèíîé âîëíû äå Áðîé-
ëÿ (~ 300 � äëÿ íàøèõ óñëîâèé) ìîæåò ïðèâåñòè ê
êâàíòîâîìó ðàçìåðíîìó ýôôåêòó (â ñëó÷àå íåîäíîðîä-
íîé øèðèíû «ìîñòèêà» âîçìîæíà âîëíîâîäíàÿ äèñ-
ïåðñèÿ). Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè V
âåðîÿòåí
ðàçðûâ ñâÿçåé ìåæäó ñâîåîáðàçíûìè ðåçåðâóàðàìè
çàðÿäîâ. Íàëè÷èå áîëåå îäíîé àíîìàëèè ïðîâîäèìîñ-
òè ìîæíî îáúÿñíèòü ëèáî äàëüíåéøèì äðîáëåíèåì
êàíàëà íà áîëåå ìåëêèå ó÷àñòêè, ëèáî ïîÿâëåíèåì
äðóãîãî òèïà íåîäíîðîäíîñòè ñ ðîñòîì V
. Àíîìàëèÿ
èçìåíÿëàñü ñ êà÷åñòâîì ïîäëîæêè è êîíöåíòðàöèåé
ýëåêòðîíîâ: ñ ðîñòîì ïîñëåäíåé àíîìàëèÿ ïðîâîäè-
ìîñòè óìåíüøàëàñü è ñäâèãàëàñü ê áîëüøèì çíà÷å-
íèÿì V
.
Íå èñêëþ÷åíî âëèÿíèå íà àíîìàëüíûé ïåðåíîñ è
ó÷àñòêîâ ïîäëîæêè ñ äîïîëíèòåëüíûìè ïîòåíöèàëü-
íûìè ÿìàìè, â êîòîðûõ ìîãóò àêêóìóëèðîâàòüñÿ ýëåêò-
ðîíû. Óâåëè÷åíèå ïðèæèìàþùåãî ïîòåíöèàëà ìîæåò
âåñòè ê ïåðåëîêàëèçàöèè ýëåêòðîíîâ èç ÿì â ïðîâîäÿ-
ùèé êàíàë, ÷òî ìîæåò âûçâàòü óâåëè÷åíèå ïðîâîäè-
ìîñòè. Äëÿ òàêîé ðåàëèçàöèè, ïî-âèäèìîìó, íåîáõî-
äèìà èäåíòè÷íîñòü ÿì, ÷òîáû àíîìàëèÿ ïðîÿâëÿëàñü
ïðè äàííîì V
.
Ðàíåå â äâóìåðíîé ñèñòåìå ïîâåðõíîñòíûõ ýëåê-
òðîíîâ íàä ïîâåðõíîñòüþ òâeðäîãî âîäîðîäà, ïîêðû-
òîãî ìîíîñëîÿìè ñâåðõòåêó÷åãî ãåëèÿ, ïðè èçìåíåíèè
òîëùèíû ïëeíêè áûëè îáíàðóæåíû àíîìàëèè ïðîâî-
äèìîñòè [9], ïîõîæèå íà òå, ÷òî íàáëþäàëèñü â íàñòîÿ-
ùåé ðàáîòå. Àíîìàëèÿ ïðîâîäèìîñòè íàáëþäàëàñü è â
ñëó÷àå íîðìàëüíîé ïëåíêè
3
Íå íà âîäîðîäíîé ïîä-
ëîæêå, à òàêæå íàä ìàññèâíîé ãåëèåâîé ïëåíêîé, ïî-
êðûâàþùåé äèýëåêòðè÷åñêóþ ïîäëîæêó.  ðàáîòå [10]
ïðîâåäåí òåîðåòè÷åñêèé àíàëèç ýòîãî ýôôåêòà, êîòî-
ðûé îáúÿñíåí ïðîöåññîì ïåðåëîêàëèçàöèè ýëåêòðî-
íîâ ñ óãëóáëåíèé øåðîõîâàòîé ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè
íà âûñòóïû ïðè íàðàùèâàíèè ïëåíêè.
Òàêèì îáðàçîì, â ïðîâîäèìîñòè Q1D ýëåêòðîííîé
ñèñòåìû íàä ìàññèâíûì ãåëèåì îáíàðóæåíû àíîìàëü-
íûå îñîáåííîñòè ïðè íàëè÷èè íåîäíîðîäíîñòåé ïî-
òåíöèàëà âäîëü êàíàëà, êîòîðûå ìîãóò áûòü âûçâàíû
1168 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 10
Þ.Ç. Êîâäðÿ, Â.À. Íèêîëàåíêî, À.Â. Ñìîðîäèí
30 40 50 60 70 80
0,8
1,0
1,2
V
, B
80 100 120
–1,05
–9,00
–7,50
U
,
1
0
B
0
–
6
V
, B
�
,
ï
ð
î
è
çâ
.
åä
.
140
Ðèñ. 2. Èçìåíåíèå ïðîâîäèìîñòè êàíàëà â çàâèñèìîñòè îò
ïðèæèìàþùåãî ïîëÿ ïðè òåìïåðàòóðå 1,5 Ê. (� — óâåëè-
÷åíèå ïîëÿ, � — óìåíüøåíèå ïîëÿ.). Íà âñòàâêå: 0-ãðà-
äóñíàÿ (U 0) êîìïîíåíòà ñèãíàëà â çàâèñèìîñòè îò ïðèæè-
ìàþùåãî ïîòåíöèàëà V
ïðè òåìïåðàòóðå 0,6 Ê.
íåîäíîðîäíîñòÿìè ïîäëîæêè è ôðàãìåíòèðîâàíèåì
ïîâåðõíîñòè èçìåðèòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ. Àíîìàëèè
íàáëþäàþòñÿ ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ, ñîîòâå-
òñòâóþùèõ êàê ãàçîâîé, òàê è ðèïëîííîé îáëàñòÿì
ðàññåÿíèÿ íîñèòåëåé. Âåëè÷èíà, ôîðìà è ïîëîæåíèå
àíîìàëèé â ïðåäåëàõ îäíîãî ýêñïåðèìåíòà íå çàâèñÿò
íè îò àìïëèòóäû è ÷àñòîòû èçìåðèòåëüíîãî ñèãíàëà,
íè îò íàïðàâëåíèÿ èçìåíåíèÿ ïðèæèìàþùåãî ïîòåí-
öèàëà, è åå ïîëîæåíèå ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò òåì-
ïåðàòóðû. Àíîìàëèÿ çàâèñèò îò êà÷åñòâà ïîâåðõíîñòè
ïîäëîæêè è êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ, ñ ðîñòîì êîòî-
ðîé ñäâèãàåòñÿ ê áîëüøèì çíà÷åíèÿì ïðèæèìàþùåãî
ïîëÿ. Àíîìàëüíûå îñîáåííîñòè â ïðîâîäèìîñòè ìî-
ãóò áûòü îáúÿñíåíû çàóæåííûìè ó÷àñòêàìè ïðîâîäÿ-
ùèõ êàíàëîâ: ýëåêòðîííûå «ðåçåðâóàðû» ïðè îïðåäå-
ëåííûõ óñëîâèÿõ ìîãóò áûòü ñîåäèíåíû óçêèìè,
ïîðÿäêà äëèíû âîëíû äå Áðîéëÿ ýëåêòðîíà, «ìîñòèêà-
ìè», ïåðåíîñ ÷åðåç êîòîðûå èëè èõ ðàçðûâ ìîæåò âåñ-
òè ê íàáëþäàåìûì ýôôåêòàì. Àíîìàëüíàÿ îñîáåí-
íîñòü, òàêèì îáðàçîì, ïðåäïîëîæèòåëüíî ìîæåò áûòü
âûçâàíà êâàíòîâî-ðàçìåðíûì ýôôåêòîì è/èëè äðîáî-
âûì ýôôåêòîì, õàðàêòåðèçóþùèìñÿ ïîâûøåííûì
øóìîì ñèãíàëà .
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü Þ.Ï. Ìîíàðõà è
Ñ.Ñ. Ñîêîëîâó çà èíòåðåñ ê äàííîé ðàáîòå è îáñóæäå-
íèå åå ðåçóëüòàòîâ.
1. Þ.Ç. Êîâäðÿ , Þ.Ï. Ìîíàðõà, ÔÍÒ 12, 571 (1986).
2. Þ.Ç. Êîâäðÿ, Â.À. Íèêîëàåíêî, ÔÍÒ 18, 1278 (1992).
3. S.S. Sokolov, Guo-Giant Hai, and N. Studart, Phys. Rev.
B51, 5977 (1995).
4. Ñ.Ï. Ãëàä÷åíêî, Â.À. Íèêîëàåíêî, Þ.Ç. Êîâäðÿ, Ñ.Ñ.
Ñîêîëîâ, ÔÍÒ 27, 3 (2001).
5. Þ.Ç. Êîâäðÿ, Â.À. Íèêîëàåíêî, Ñ.Ï. Ãëàä÷åíêî, Ïèñü-
ìà â ÆÝÒÔ 73, 526 (2001).
6. Â.Í. Ãðèãîðüåâ, Î.È Êèðè÷åê, Þ.Ç. Êîâäðÿ, Þ.Ï. Ìî-
íàðõà, ÔÍÒ 19, 458 (1993).
7. V.A. Nikolaenko, Yu.Z. Kovdrya, and S.P. Gladchenko,
J. Low Temp. Phys. 138, 439 (2005).
8. P. Glasson, V. Dotsenko, P. Fozooni, M.J. Lea, W. Bai-
ley, G. Papageorgiou, S.E. Anderson, and A. Kristensen,
Phys. Rev. Lett. 87, 176801 (2001).
9. K. Kono, U. Albrecht, and P. Leiderer, J. Low Temp.
Phys. 83, 423 (1991).
10. Yu.P. Monarkha, U. Albrecht, K. Kono, and P. Leiderer,
Phys. Rev. B47, 13812 (1993).
Anomalies of conductivity in
a quasi-one-dimensional electron system over
liquid helium
Yu.Z. Kovdrya, V.A. Nikolaenko, and A.V. Smorodin
Conductivity of a quasi-one-dimensional elec-
tron system in the conducting channel above liquid
helium is investigated experimentally in the tem-
perature region 0.5–1.9 K. It is found that anoma-
lies the conductivity as a function of pressing elec-
tric field displays (sharp downturn) for some
substrates. Such a behavior of conductivity appears
to result from variations in the potential along the
conducting channel caused by inhomogenities of
profiled substrates.
PACS: 67.40.Jg Ions in liquid
4
He;
73.20.–r Electron states at surfaces and
interfaces.
Keywords: electrons and ions, superfluid
4
He, qua-
si-one-dimensional systems, quantum wire.
Àíîìàëèÿ ïðîâîäèìîñòè íåîäíîðîäíîãî êâàçèîäíîìåðíîãî ýëåêòðîííîãî êàíàëà íàä æèäêèì ãåëèåì
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2007, ò. 33, ¹ 10 1169
|