Релаксация и эффекты градиента потенциала в висмутовом микроконтакте

Abstract

Показано, что на положение первой линии поперечной электронной фокусировки в висмуте на шкале магнитных полей сильное влияние оказывает релаксация электронов в эмиттерном микроконтакте, в результате чего энергия электронов, покинувших микроконтактную область, меньше, чем энергия eV, задаваемая приложенным к микроконтакту напряжением. При протекании сильных токов на положение линии электронной фокусировки оказывает влияние также собственное магнитное поле тока, причем дополнительное ее смещение под влиянием этого фактора нелинейно зависит от V, что обусловлено сильной нелинейностью вольт-амперных характеристик висмутового микроконтакта. Показано, что эта нелинейность может быть объяснена ростом концентрации носителей заряда в области микроконтакта под влиянием градиента распределения потенциала и процесса межзонного туннелирования. С помощью этих механизмов достигается точное описание нелинейности вольт-амперных характеристик висмутовых микроконтактов.

Виявлено, що на позицію першої лінії поперечного електронного фокусування у вісмуті на шкалі магнітних полей сильно впливає релаксація електронів в емітерному мікроконтакті, внаслідок чого енергія електронів, які покинули мікроконтактну зону, менша енергії eV, обумовленої прикладеною до мікроконтакту напругою. Під час протікання потужних струмів на позицію лінії електронного фокусування впливає також власне магнітне поле струму, до того ж її додаткове зміщення під впливом цього фактора нелінійно залежить від V, що обумовлюється сильною нелінійністю вольт- амперних характеристик вісмутового мікроконтакту. Виявлено, що ця нелінійність може бути пояснена зростанням концентрації носіїв заряду в зоні мікроконтакту під впливом градієнта розподілу потенціалу та процеса міжзонного тунелювання, за допомогою цих механізмів досягається точний опис нелінійності вольт-амперних характеристик вісмутових мікроконтактів.

It is shown that the position of the first line of the transverse electron focusing in Bi on the magnetic field scale is strongly influenced by the electron relaxation in the emitting point contact. As a result, the electrons which left the point contact region have energies below those dictated by the voltage applied to the point contact. At high currents the EF line position is also influenced by the intrinsic magnetic field of the current. An additional shift of the EF line is nonlinear with V because of strong nonlinearity of the I-V characteristics of Bi point contacts. It is shown that the nonlinearity may be attributed to the growing concentration of charge carriers in the point contact region due to the gradient of the potential distribution and interband tunneling. These mechanism permit the nonlinearity of the I-V characteristics of Bi point contacts to be described exactly.