Влияние ведущего электрического поля на плавление 2D электронного кристалла над жидким гелием

Abstract

Исследована проводимость двумерной электронной системы поверхностной плотности 8·10⁸ см⁻² и 12·10⁸ см⁻² над поверхностью жидкого гелия вблизи фазового перехода в кристаллическое состояние (вигнеровский кристалл). Измерения проведены в диапазоне частот 3-6 МГц при различных амплитудах ведущего напряжения. Фазовый переход регистрировался по резкому изменению амплитуды и фазы сигнала отклика. Рассчитаны температурные зависимости действительной и мнимой компонент обратной проводимости двумерной электронной системы вблизи температуры плавления. Установлено, что температурные зависимости мнимой части обратной проводимости, отражающие инерционные свойства электронной системы, хорошо совпадают для различных частот возбуждающего сигнала, в то время как действительная компонента, которая характеризует диссипацию, при переходе системы в упорядоченное состояние возрастает с ростом частоты. Обнаружено, что обе компоненты обратной проводимости при переходе в кристаллическое состояние возрастают с ростом ведущего электрического поля.

Досліджено провідність двовимірної електронної системи поверхневої щільності 8·10⁸ см⁻² та 12·10⁸ см⁻² над поверхнею рідкого гелію поблизу фазового переходу в кристалічний стан (вігнерівський кристал). Виміри проведено в діапазоні частот 3–6 МГц при різних амплітудах провідної напруги. Фазовий перехід реєструвався по різкій зміні амплітуди та фази сигналу відгуку. Розраховано температурні залежності дійсної та уявної компонент зворотної провідності двовимірної електронної системи поблизу температури плавлення. Установлено, що температурні залежності уявної частини зворотної провідності, що відбивають інерційні властивості електронної системи, добре збігаються для різних частот збуджуючого сигналу, у той час як дійсна компонента, що характеризує дисипацію, при переході системи в упорядкований стан зростає з ростом частоти. Виявлено, що обидві компоненти зворотної провідності при переході в кристалічний стан зростають зі збільшенням провідного електричного поля.

The conductivity of the 2D electron system (surface density 8·10⁸ cm⁻² and 12·10⁸ cm⁻²), over liquid helium is studied near the phase transition into a crystalline state (Wigner solid). The measurements are carried out in the frequency range 3–6 MHz at different values of driving voltage. The phase transition is observed as an abrupt change of amplitude and phase shift in response to ac signal. The temperature dependences of the real and imaginary components of the inverse conductivity of the 2D electron system in the vicinity of melting point are estimated. It is found that the temperature dependences of the imaginary part of the inverse conductivity, which reflects the inertia of the electron system, are the same for different frequencies of the exciting signal. At the same time, in the ordered state the real component, describing the system dissipation, increases with frequency. Under the transition in the crystalline state is observed the both components of inverse conductivity is found to increase with driving electric field.