Low Temperature Physics: 38, 915 (2012); https://doi.org/10.1063/1.4758766 (7 pages)
Физика Низких Температур: Том 38, Выпуск 10 (Октябрь 2012), c. 1158-1166    ( к оглавлению , назад )

Транспортные свойства поверхностных электронов в гелии над структурированной подложкой

А.В. Смородин, В.А. Николаенко, С.С. Соколов

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: smorodin@ilt.kharkov.ua

Л.А. Карачевцева, О.А. Литвиненко

Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАН Украины пр. Науки, 41, г. Киев, 03028, Украина

Статья поступила в редакцию 15 мая 2012 г.

Аннотация

Предложена и реализована нульмерная электронная система над сверхтекучим гелием в цилиндрических макропорах структурированной подложки из кремния, которая переходит в диэлектрическое состояние при гелиевых температурах. Показано, что в присутствии прижимающего электрического поля глубина потенциальной ямы для электрона над сферически-вогнутой поверхностью гелия существенно зависит от радиуса жидкой поверхности, что позволяет варьировать параметры системы в широких пределах. Измерена проводимость поверхностных электронов над структурированной подложкой. Эксперименты проведены в интервале температур T = 0,5–1,6 К для плотностей электронов от 2,6·106 до 8·108 см–2 при прижимающих электрических полях вплоть до 103 В/см. Установлено, что характер переноса заряда над гелием сильно зависит как от концентрации носителей, так и от радиуса кривизны жидкости, заполняющей макропоры подложки. При большом радиусе кривизны и, соответственно, при относительно большой толщине пленки гелия на подложке проводимость электронов при низких температурах носит термоактивационный характер. С уменьшением радиуса кривизны жидкости температурная зависимость проводимости ослабевает; причем при некоторых значениях радиуса на зависимости проводимости от прижимающего потенциала имеется локальный «провал» («dip»-эффект). Для малых радиусов кривизны поверхности гелия проводимость электронной системы слабо зависит от температуры, а «dip»-эффект не наблюдается. Предлагается интерпретация наблюдаемых зависимостей, основанная на предположении об образовании в районе макропор локализованных состояний электронов.

PACS: 73.20.–r Электронные состояния на поверхностях и границах раздела;
PACS: 73.25.+i Поверхностная проводимость и явления переноса;
PACS: 73.90.+f Другие темы в электронной структуре и электрических свойствах поверхностей, поверхностей раздела, тонких пленок и низкоразмерных структур.

Ключевые слова: сверхтекучий гелий, структурированная подложка кремния, транспортные свойства.