Квазидвумерный электронный газ на поверхности жидкого гелия

• Автор: Григорьев, Павел Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 73 с.

Оглавление
Введение
1. Равновесные свойства электрона в потенциале примеси
1.1. Уровни энергии и волновые функции электрона в потенциале примеси
1.2. Деформационные эффекты
1.3. Собственная ширина уровней
2. Оптические переходы между связанными состояниями но-
с *4 1 * '*'
верхностных электронов ... ; V -чд г V
2.1. Модель
2.2. Тонкая пленка . '
2.3. Толстая пленка и численные результаты
2.4. Обсуждение результатов
3. Отрицательные ионы в объеме и на поверхности гелия
3.1. Энергия отрицательного иона в объеме гелия
3.2. Свойства отрицательных ионов на поверхности гелия
3.3. Возможные применения ионов на поверхности гелия
4. Объемное распределение электронов над поверхностью жидкого гелия
4.1. Вычисление электронной плотности
4.2. Анализ полученного решения
4.3. Обсуждение
5. Квантовые осцилляции намагниченности в квазидвумерных металлах.
5.1. Общие формулы для квантовых осцилляций намагниченности в квазидвумерных металлах
5.2. Влиянии осцилляций химического потенциала на эффект де Гааза - ван Альфена

5.3. Перспективы развития теории магнитных квантовых осцилляций в двумерных и квазидвумерных металлах
Заключение
Публикации
Список литературы

Введение
Поведение электронов на поверхности жидкого гелия изучается уже почти 30 лет, и обширный анализ возникающих здесь явлений можно найти, например, в монографии [1]. Электроны прижимаются к поверхности потенциалом изображения и электрическим полем. Проникнуть в гелий электроны не могут из-за большой работы входа (порядка 1еУ). В результате образуется двумерный электронный газ на поверхности гелия. Схематически, потенциальная энергия изображена на рисунке 1. Более количественно, потенциальная энергия свободного электрона вблизи поверхности гелия имеет вид:
где 9(—г) = {0, г > 0 ; 1, § < 0} и Ко ~ 1еУ. Первый член происходит от прижимающего электрического поля (которое включает также поляризационное притяжение электрона к подложке). Второй член вызван поляризационным притяжением к границе гелий-вакуум. Хотя диэлектрическая проницаемость гелия е = 1.057 близка к единице, поляризационное притяжение является достаточно сильным и удерживает электрон на поверхности даже в отсутствие внешнего электрического поля.
Электрон в таком потенциале имеет водородоподобный спектр Еп = —Яне/п2 с эффективной энергией Ридберга Яце = 0.658теК « 7.7К. При достаточно низкой температуре электрон садится па нижний уровень и его движение становиться практически двумерным в плоскости поверхности гелия. Более подробно вопрос о распределении электронной плотности вдоль оси г при конечной концентрации электронов и прижимающем поле будет рассмотрен в четвертой главе диссертации.
Особенностью двумерного электронного газа на поверхности гелия является его исключительная чистота, поскольку все примеси в жидком гелии вымораживаются - опускаются на дно сосуда благодаря силам электростатического притяжения к подложке и не взаимодействуют с электронами. Имеются два фактора, приводящие к рассеянию электронов: пар гелия и поверхностные волны. Концентрация пара гелия экспоненциально падает с понижением температуры и становиться пренебрежимо малой при

оптические переходы между уровнями диплонов вблизи поверхности гелия. Диплон - это связанное состояние электрона в поле иона Не+, расположенного под поверхностью гелия. Энергию связи диплона можно варьировать в широких пределах, меняя прижимающее электрическое поле [1].
Другое возможное приложение полученные результаты могут найти в электронных приборах, покрытых пленкой жидкого гелия. Так как из гелия вымораживаются все примеси, то возможна реализация низкоразмерных идеально чистых электронных систем методом, предложенным в [30]. Это кольцевые электронные структуры, квантовые доты, электронные нити.