Двумерный вигнеровский кристалл (Обзор)

Abstract

Дан обзор современного состояния экспериментальных и теоретических исследований вигнеровской кристаллизации двумерного электронного газа. Вигнеровский кристалл (ВК) был впервые обнаружен экспериментально в двумерной электронной системе на поверхности жидкого гелия в 1979 году. Этому успеху способствовали исключительная чистота свободной поверхности сверхтекучей жидкости и возможность достаточно точного описания деформационных явлений поляронной природы, сопутствующих кристаллизации электронов. Для наблюдения вигнеровской кристаллизации в полупроводниковых двумерных электронных системах потребовались очень чистые образцы гетероструктур (GaAs/GaAlAs) и сильные магнитные поля, облегчающие локализацию электронов в проводящем слое. В обзоре обсуждаются основные свойства двумерного ВК, присущие обеим вышеупомянутым электронным системам, а также главные достижения в изучении транспортных свойств ВК, обусловленных реакцией окружающей среды на движение электронной решетки.

Дано огляд сучасного стану експериментальних і теоретичних досліджень вігнерівської кристалізації двовимірного електронного газу. Вігнерівський кристал (ВК) було вперше виявлено експериментально у двовимірній електронній системі на поверхні рідкого гелію в 1979 році. Цьому успіху сприяли виняткова чистота вільної поверхні надплинної рідини і можливість досить точного опису деформаційних явищ поляронної природи, супутніх кристалізації електронів. Для спостереження вігнерівської кристалізації у напівпровідникових двовимірних електронних системах потрібні дуже чисті зразки гетероструктур (GaAs/GaAlAs) та сильні магнітні поля, що полегшують локалізацію електронів у провідному шарі. В огляді обговорюються основні властивості двовимірного ВК, властиві обом вищезгаданим електронним системам, а також головні досягнення у вивченні транспортних властивостей ВК, які обумовлені реакцією навколишнього середовища на рух електронної гратки.

The current status of experimental and theoretical investigations of Wigner crystallization of a two-dimensional electron gas is reviewed. The Wigner solid (WS) was first observed in the two-dimensional electron system formed on the surface of liquid helium in 1979. The exceptional cleanness of the free surface of superfluid helium and the possibility of accurate description of deformation phenomena of polaronic origin accompanying the crystallization of electrons were instrumental in this success. High-quality samples of heterostructures (GaAs/GaAlAs) and high magnetic fields facilitating electron localization in the conducting layer were necessary to observe the Wigner crystallization in semiconductor two-dimensional electron systems. This review discusses the basic properties of the WS inherent in both aforementioned electron systems, as well as the main achievements in studying transport properties of the WS conditioned by the response of the medium to the motion of the electron lattice.