Транспортные свойства поверхностных электронов в гелии над структурированной подложкой

Анотація

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.