Взаимодействие неравновесных фононов с внутренней границей (двойник) в висмуте

Abstract

Изучается механизм взаимодействия неравновесных фононов, генерируемых в режиме нелинейной про­ водимости (эффект Есаки), с границами двойниковых прослоек. Экспериментально исследованы вольт-ам- перные характеристики и сигналы нелинейного отклика при температурах жидкого гелия и откачки паров жидкого водорода. Обнаружено, что при ориентации вектора магнитного поля вблизи направления парал­ лельного плоскости двойникования в образце развивается нестационарный процесс, время протекания ко­ торого тх на порядок превышает характерные времена стабилизации неравновесных фононов. Измерены зависимости тх от величины и направления магнитного поля, температуры и электрического тока. Двойнико­ вая прослойка рассматривается как внутренная граница в образце, на которой реализуется диффузионный статический скин-эффект. Экспериментальные результаты удается интерпретировать на основе определен­ ных предположений, которые в настоящее время трудно достаточно убедительно обосновать. В частности, на предположении об аномально высокой вероятности поглощения неравновесных фононов в скин-слое. Тем не менее предложенная модель наблюдаемого явления позволяет описать как сам нестационарный процесс, т.е. все особенности на весьма сложном по форме сигнале-отклике, так и его зависимость от внешних параметров — тока, магнитного поля и температуры.

Вивчається механізм взаємодії нерівноважних фононів, що генеруються в режимі нелінійної провідності (ефект Єсаки), з межами двійникових прошарків. Експериментально досліджено вольт-амперні характерис­ тики та сигнали нелінійного відгуку при температурах рідкого гелію та відкачки пара рідхого водню. Виявле­ но, що при орієнтації вектора магнітного поля поблизу напрямку паралельного площині двійникування у зразку розвивається нестаціонарний процес, час протікання якого тх на порядок перевищує характерні часи стабілізації нерівноважних фононів. Виміряно залежності тх від величини та напрямку магнітного поля, температури та електричного струму. Двійниковий прошарок розглядається як внутрішня межа у зразку, на якій реалізується дифузійний статичний скін-ефект. Експериментальні результати вдається інтерпретувати на основі визначених припущень, які на цей час важко достатньо переконливо обгрунтувати. Зокрема, на припущенні про аномально високу ймовірність поглинання нерівноважних фононів в скін-шарі. Проте запро- понована модель спостерігаємого явища дозволяє описати як сам нестаціонарний процес, тобто всі особли­ вості на дуже складному по формі сигналі-відгуці, так і його залежність від зовнішніх параметрів—струму, магнітного поля та температури. — тока, магнитного поля и температуры.

A study is made of the mechanism of interaction of non-equilibrium phonons generated in bismuth single crystals in the non-linear conductivity regime (Esaki ef­ fect) with boundaries of twin layers. Current-voltage characteristics and signals of a non-linear response are investigated at liquid helium temperatures as well that of the pumping-out of liquid hydrogen vapour. It has been found that under the orientation of the magnetic field vector close to the direction parallel to the plane of twin­ ning the non-stationary process arises and its duration tx exceeds by an order of magnitude the characteristic stabilization times of non-equilibrium phonons. Depen­ dences of tx on magnitude and direction of the magnetic field, temperature and electric current are measured. The twin layer is considered as a sample’s inner bound­ ary where the diffusive static skin-effect is realized. The experimental results may be interpreted under the cer­ tain assumptions which are rather difficult to substan­ tiate convincingly. (In particular by the assumption- about anomalously high probability of absorption of non-equilibrium phonons in tile skin-layer). Neverthe­ less the proposed model of the phenomenon observed allows ones to desctibe both the non-stationary process (i.e. all singularities of a complicated response signal) and it’s dependences on external parameters (current, magnetic field and temperature).