Geum.ru

Удк 538. 945(06)+539. 2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур

Вид материалаДокументы
Подобный материал:

УДК 538.945(06)+539.2(06) Сверхпроводимость и физика наноструктур

А.И. Головашкин, Л.н. жерихина1,

Г.В. Кулешова, А.М. Цховребов1

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

1Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия


квантование сопротивления: Следы эффекта

на ВАХ вакуумного СВЧ триода и выбор

адекватно объясняющей модели


В нашем докладе [1] на прошлой сессии МИФИ-2007 сообщалось об обнаружении следов квантования сопротивления электронного потока в вакуумном СВЧ триоде ГС-13 (рис. 1). В заключение того доклада было указано на возможность выбора одной из двух альтернативных теоретических моделей квантования сопротивления посредством проведения измерений интенсивности дробового шума в точке ВАХ, лежащей на «квантовой полочке» [1]. Однако в ходе подготовки этого весьма непростого эксперимента (регистрация флуктуаций тока на уровне 50фА/Гц-0,5…) был предложен более легкий способ выбора адекватной модели.

Рассмотрим возможные альтернативы. Первая модель, предложенная Ландауэром [2] объясняет эффект квантования сопротивления, основы-ваясь на простейших положениях квантово-статистической физики одно-мерных Ферми систем. Так, электронная плотность состояний в одно-мерном случае есть , где VF – фермиевская скорость. Из-за различия электронной плотности, возникающего вследствие разности химпотенциалов на концах одномерной (т.е. квантоворазмерной в поперечных направлениях) нити , разность прямого и обратного электронного потока оказывается ненулевой, в результате чего возникает макроскопический электрический ток . В итоге отношение разности потенциалов на концах нити к силе тока можно выразить только через мировые константы, которые определяют квантовый эталон сопротивления R(I)=U/I=2πħ/e2= RQ =25813Ом.

Вторая модель [3,4] основывается на аналогии с нестационарным эффектом Джозефсона. Здесь разность потенциалов, приложенная к мезоскопическому объекту, вызывает осцилляции тока с «одноэлектонной» джозефсоновской частотой ωJ=eU/ħ. Когда ωJ совпадает с частотой 1,2,3…n-электронного прохождения через такой объект, происходит резонанс ωJ=ωne→eU/ħ=2πI/ne→R=U/I=2πħ/ne2=RQ/n. Как видно при этом сопротивление объекта R квантуется.

Обсуждая применимость первой модели, мы обратили внимание на то, что при плотностях заряда соответствующих электронному потоку в вакуумном триоде (ne-=106÷107см3) температура вырождения TF составляет примерно 1мкК. Таким образом, электронный газ в потоке является заведомо невырожденным, и в этом смысле к нему неприменима Ферми статистика, а, следовательно, все выводы, основанные на формулах типа , в данном случае оказываются абсолютно не оправданными. В итоге, «по методу исключения» остается вторая модель, согласно которой механизм квантования сопротивления здесь аналогичен нестационарному эффекту Джозефсона.




Рис. 1. Квантование проводимости: на вкладке приведена исходная зависимость проводимости анод/катод от сеточного напряжения σАС=σАС(UG), а на самом рисунке представлен график разности исходной и усредненной зависимости ΔσАС=σАС-<σAC>


Работа выполнена при поддержке программы ОФН РАН «Сильно коррелированные электроны в полупроводниках, металлах, сверхпроводниках и магнитных материалах», а также программы «Развитие ведущих научных школ»

Список литературы


1. А.И. Головашкин, Л.Н. Жерихина, Г.В. Кулешова, А.М. Цховребов // МИФИ-2007, Сборние трудов. Т.4, C.138.

2. R.Landauer // IBM J. Res. Dev. V.1, P. 223 (1957)

3. А.И. Головашкин, А.Н. Жерихин, Л.Н. Жерихина, Г.В. Кулешова, А.М.Цховребов // Поверхность. Рентг., синхр. и нейтр. иссл-я. 2005. №10, С.3-15.

4. А.И. Головашкин, А.Н. Жерихин, Л.Н. Жерихина, Г.В. Кулешова, А.М.Цховребов // Краткие сообщения по физике2006. №1. С.23.