Торможение заряженных частиц в двумерном электронном газе с примесными состояниями электронов

Abstract

Вычислены дифференциальное сечение неупругого рассеяния и функция потерь быстрых заряженных частиц в двумерном электронном газе при низких температурах с учетом локализации электронов на примесных атомах. Рассмотрен вклад одночастичных и коллективных возбуждений электронного газа в сечение рассеяния и функцию потерь. Одночастичные возбуждения проявляются в существовании порога сечения рассеяния и функции потерь, обусловленного переходами локализованных электронов в зону проводимости. Локализация электронов приводит к понижению частоты двумерных плазмонов. В результате линия плазменных потерь в спектре энергии электронов, прошедших через двумерный электронный газ, смещается в область низких частот и уширяется. Численные оценки выполнены для инверсионного слоя на границе кремния и двуокиси кремния.

Розраховано диференціальний переріз непружного розсіяння і функцію втрат швидких заряджених частинок у двовимірному електронному газі при низьких температурах з врахуванням локалізації електронів на домішкових атомах. Розглянуто внесок одночастинкових і колективних збуджень електронного газу в переріз розсіяння і функцію втрат. Одночастинкові збудження проявляються в існуванні порога перерізу розсіяння і функції втрат, зумовленого переходами локалізованих електронів в зону провідності. Локалізація електронів приводить до зниження частоти двовимірних плазмонів. Як наслідок, лінія плазмових втрат у спектрі енергії електронів, які пройшли через двовимірний електронний газ, зміщується в область низьких частот і розширюється. Чисельні оцінки виконано для інверсійного шару на границі кремнію і двоокису кремнію.

The differential cross-section of inelastic scattering and the loss function of fast charged particles in a two-dimensional electron gas are calculated at low temperatures taking into account the localization of electrons at impurity atoms. The contribution of one-particle and collective excitations of the electron gas to the cross-section of scattering and the loss function is considered. The one-particle excitations result in the existence of a threshold of the crosssection of scattering and the loss function stimulated by the transition of localized electrons to the conduction band. The localization of electrons results in a decrease of the frequency of two-dimensional plasmons. As a result, the lines of plasma losses in the energy spectrum of the electrons passed through the two-dimensional electron gas are shifted towards low frequencies and became wider. The numerical evaluations are fulfilled for an inversion layer at the silicon-silicon dioxide boundary.