Магнитоперенос в квазиодномерной электронной системе над сверхтекучим гелием

Abstract

Экспериментально исследован магнитоперенос в невырожденной квазиодномерной электронной системе над сверхтекучим гелием. Измерения проведены в перпендикулярных магнитных полях В ≤ 2,6 Тл в температурном интервале 0,48-2,05 К при ширине проводящих каналов 100-400 нм. Как в области рассеяния носителей на атомах гелия в паре (Т > 0,9 К), так и в области рассеяния электронов на риплонах (T < 0,9 К) продольная компонента магнитосопротивления rxx проводящих каналов преимущественно увеличивается с ростом В. Экспериментальные данные в области рассеяния носителей на атомах гелия в паре согласуются с классическим законом Друде, а в квантовом режиме переноса при wct >1 (wc - циклотронная частота, t - время релаксации электронной системы) качественно описываются теорией самосогласованного борновского приближения для 2D электронной системы над гелием. Предполагается, что количественные различия экспериментальных и теорети ческих данных связаны с различием специфик исследуемой и теоретически анализируемой систем. Экспериментальные значения подвижностей электронов при низких температурах и малых магнитных полях совпадают с теоретическим расчетом, выполненным для квазиодномерной системы. Отрицательное магнитосопротивление проводящих каналов, которое наблюдали в области как газового, так и риплонного рассеяния носителей, объясняется слабой локализацией носителей в исследуемой электронной системе.

Magnetotransport in a nondegenerate quasi-one-dimensional electron system on superfluid helium is investigated experimentally. The measurements are performed in perpendicular magnetic fields B ≤ 2.6 T in the temperature range 0.48–2.05 K with 100–400 nm wide conducting channels. In the region where the carriers are scattered by the helium atoms in the vapor (T>0.9 K ) and in the region where the electrons are scattered by ripplons (T<0.9 K ) the longitudinal component ρ xx of the magnetoresistance of the conducting channels predominantly increases with B. The experimental data in the region of carrier scattering by helium atoms in the vapor agree with the classical Drude law, and in the quantum transport regime with ω c τ>1 (ω c is the cyclotron frequency and τ is the relaxation time of the electron system) the self-consistent Born approximation for a 2D electron system above helium gives a qualitative explanation of the data. It is conjectured that the quantitative differences between the experimental data and the theoretical calculations are due to the difference of the specific features between the experimentally studied and theoretically analyzed systems. The experimental values of the electron mobilities at low temperatures and in weak magnetic fields agree with theoretical calculations for a quasi-one-dimensional system. Weak carrier localization in the experimental electron system explains the negative magnetoresistance of the conducting channels, which was observed in the gas and ripplon carrier scattering regions.

Експериментально досліджено магнітоперенос у невиродженій квазіодновимірній електронній системі над надплинним гелієм. Вимірювання проведено у перпендикулярних маг- нітних полях В ≤ 2,6 Тл у температурному інтервалі 0,48-2,05 К при ширині провідних каналів 100 400 нм. Як в області розсіяння носіїв на атомах гелію в парі (Т > 0,9 К), так і в області розсіяння електронів на риплонах (T < 0,9 К) поздовжна компонента магнітоопору xx провідних каналів переважно зростає з ростом В. Експериментальні дані в області розсіяння носіїв на атомах гелію в парі узгоджуються з класичним законом Друде, а в квантовому режимі переносу при wct >1 (wc c циклотронна частота, t - час релаксації электронної системы) якiсно описуються теорією самоузгодженого борнівського надближення для 2D електронної системи над гелієм. Припускается, що кількісні відміни експеримен- тальних та теоретичних даних зв язані з різницей специфік досліджуємої та теоретично аналізуємої систем. Експериментальні значення рухливості електронів при низьких температурах та малих магнітних полях співпадають з теоретичним розрахунком, зробленим для квазіодновимірної системи. Негативний магнітоопір провідних каналів, який спостерігали в області як газового, так і риплонного розсіяння носіїв, пояснюється слабкою локалізацією носіїв у дослідженій системі.