Структура и свойства металлических нанопроволок, образованных в квантованных вихрях в сверхтекучем гелии

• Автор: Карабулин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
§1 Методы получения нанопроволок
1Л Методы, использующие шаблоны
1.2 ПЖК-метод синтеза нанопроволок
1.3 Другие методы синтеза нанопроволок
§2 Методы исследования нанопроволок
2.1 Просвечивающий электронный микроскоп
2.2 Растровый электронный микроскоп
2.3 Сканирующий зондовый микроскоп
2.4 Сканирующая туннельная микроскопия
2.5 Атомная силовая микроскопия
§3 Электрические свойства нанопроволок
3.1 Баллистический режим переноса
3.2 Диффузионный режим переноса
3.3 Зависимость сопротивления от температуры
§4 Сверхпроводимость нанопроволок
§5. Автоэлектронная эмиссия
Глава 2. Получение нанопроволок в квантованных вихрях в сверхтекучем
гелии
§1 Общие сведения о сверхтекучем гелии
§2 Двухкомпонентная модель сверхтекучего гелия
§3 Квантованные вихри в сверхтекучем гелии
§4 Взаимодействие квантованных вихрей с взвешенными в сверхтекучем
гелии частицами
§5 Взаимодействие частиц внутри вихря
Глава 3. Экспериментальная установка

Подготовка установки к работе
Лазеры
Проведение эксперимента
Глава 4. Исследование пучков нанопроволок с помощью оптической и
электронной микроскопии
Глава 5. Исследование электрических свойств пучков металлических
нанопроволок
§1 Автоэлектронная эмиссия
§2 Сверхпроводящий переход в пучках нанопроволок
§3 Высокотемпературные измерения
Глава 6. Механизм образования нанопроволок и микронных сфер в
сверхтекучем и нормальном жидком гелии
Выводы
Список иллюстраций
Список таблиц
Литература

Введение
Актуальность работы
Нанопроволоки, т.е. проводники электрического тока диаметром менее 100 нм, представляют значительный интерес, как с общенаучной, так и с прикладной точки зрения. По-видимому, наибольшее применение нанопроволоки могут найти в электронике и компьютерной технике будущего. Полупроводниковые нанопроволоки могут использоваться в качестве базы для создания наноразмерных электронных устройств, таких как диоды, транзисторы, логические элементы. Металлические нанопроволоки могут найти применение в качестве соединительных элементов в нанокомпьютерах (как квантовых, так и обычных).
Одной из главных проблем, с которыми сталкивается современная компьютерная техника, является проблема тепловыделения, и в частности нагрев проводов, соединяющих компактные логические элементы. При дальнейшей миниатюризации компьютеров эта проблема становится еще более критичной. Это связано как с эффектами сильного уменьшения удельной электропроводности при переходе к квазиодномерным системам, так и с тем тривиальным фактом, что сопротивление провода возрастает обратно пропорционально квадрату его поперечных размеров. Одним из способов решения этой проблемы является применение сверхпроводниковых контуров. Но вопрос существования сверхпроводимости в квазиодномерных структурах до сих пор остается открытым. Особенно это касается высокотемпературных сверхпроводников, применение которых диктуется необходимостью работы компьютеров при температурах, при которых еще дееспособны полупроводниковые логические элементы. В этом случае интерес прикладной физики пересекается с интересами физики фундаментальной.
В связи с широтой возможного применения, исследованию

Вольтамперные характеристики АЭ в реальной ситуации могут существенно отличаться от простых модельных выражений. В первую очередь это связано с наличием на поверхности любого реального эмиттера микронеоднородностей и выступов. Напряженность электрического ПОЛЯ в окрестности таких выступов может во много раз превышать среднее значение, определяемое как отношение падения напряжения на промежутке V к величине межэлектродного расстояния L. Указанное явление носит название эффекта усиления электрического поля на неоднородностях. В результате этого эффекта ток АЭ в реальных условиях обычно на 1-2 порядка превышает значение, определяемое с помощью (2). Количественной мерой эффекта усиления электрического поля вблизи поверхности проводника служит коэффициент ß = E/U, где Е - напряженность электрического поля вблизи поверхности, U - приложенное напряжение. В случае идеально гладкой поверхности ß = 1/L. Если имеется выступ в виде цилиндра, заканчивающегося сферической головкой радиуса R величина ß ~ А/R, где А -численный коэффициент, близкий к 0,2. Таким образом, электрическое поле вблизи острого выступа, который характеризуется аспектным отношением L/R, примерно в Q/2L/R раз превышает среднее по объему значение.
Традиционно считается, что источником автоэлектронной эмиссии служит острие, в окрестностях которого напряженность поля максимальная. Однако результаты исследований, выполненных в последнее время [88,89], показали, что и боковая поверхность нанопроволок служит достаточно хорошим источником автоэлектронной эмиссии. Плотность тока, эмитируемого с боковой поверхности, обычно значительно ниже соответствующей величины для острия. Однако при определенных ориентациях нанопроволоки относительно направления электрического поля вклад эмиссии с боковой поверхности в полный ток автоэлектронной эмиссии может оказаться определяющим, так как площадь боковой поверхности, естественно, заметно превышает площадь поверхности острия.