Предложена и реализована нульмерная электронная система над сверхтекучим гелием в цилиндрических макропорах структурированной подложки из кремния, которая переходит в диэлектрическое состояние при гелиевых температурах. Показано, что в присутствии прижимающего электрического поля
глубина потенциальной ямы для электрона над сферически-вогнутой поверхностью гелия существенно
зависит от радиуса жидкой поверхности, что позволяет варьировать параметры системы в широких пределах. Измерена проводимость поверхностных электронов над структурированной подложкой. Эксперименты проведены в интервале температур T = 0,5–1,6 К для плотностей электронов от 2,6·10⁶
до 8·10⁸ см⁻²
при прижимающих электрических полях вплоть до 10³ В/см. Установлено, что характер переноса заряда
над гелием сильно зависит как от концентрации носителей, так и от радиуса кривизны жидкости, заполняющей макропоры подложки. При большом радиусе кривизны и, соответственно, при относительно
большой толщине пленки гелия на подложке проводимость электронов при низких температурах носит
термоактивационный характер. С уменьшением радиуса кривизны жидкости температурная зависимость
проводимости ослабевает; причем при некоторых значениях радиуса на зависимости проводимости от
прижимающего потенциала имеется локальный «провал» («dip»-эффект). Для малых радиусов кривизны
поверхности гелия проводимость электронной системы слабо зависит от температуры, а «dip»-эффект не
наблюдается. Предлагается интерпретация наблюдаемых зависимостей, основанная на предположении
об образовании в районе макропор локализованных состояний электронов.
Запропоновано та реалізовано нульвимірну електронну систему над надплинним гелієм у циліндричних макропорах структурованої підкладки із кремнію, яка переходить у діелектричний стан при гелієвих
температурах. Показано, що в присутності притискуючого електричного поля, глибина потенційної ями
для електрона над сферично-увігнутою поверхнею гелію суттєво залежить від радіуса кривизни рідкої
поверхні, що дозволяє варіювати параметри системи в широких межах. Обмірювано провідність поверхневих електронів над структурованою підкладкою. Експерименти проведено в інтервалі температур T =
= 0,5–1,6 К для щільностей електронів від 2,6·10⁶до 8·10⁸ см⁻²при притискуючих електричних полях до
103 В/см. Встановлено, що характер переносу заряду над гелієм сильно залежить як від концентрації носіїв, так і від радіуса кривизни рідини, що заповнює макропори підкладки. При великому радіусі кривизни та, відповідно, при відносно великій товщині плівки гелію на підкладці провідність електронів при
низьких температурах носить термоактиваційний характер. Зі зменшенням радіуса кривизни рідини температурна залежність провідності стає слабкішою; причому при деяких значеннях радіуса на залежності
провідності від притискуючого потенціалу є локальний «провал» («dip»-ефект). Для малих радіусів кривизни поверхні гелію провідність електронної системи слабко залежить від температури, а «dip»-ефект
не спостерігається. Пропонується інтерпретація спостережених залежностей, яка заснована на припу-
щенні про виникнення у районі макропор локалізованих станів електронів.
A zero-dimensional electronic system is proposed
and realized above superfluid helium in cylindrical
macropores of a structurized silicon substrate that
passes to a dielectric state at helium temperatures. It is
shown that in the presence of holding electric field the
depth of potential well for an electron above the spherical
concave helium surface substantially depends on
the curvature radius of liquid surface, that allows to
vary the system parameters within wide range. Conductivity
of superficial electrons is measured above
the structurized substrate. The experiments are carried
out in the temperature range T = 0.5 – 1.6 K for electron
densities from 6 2.6·10⁶ to 8 10⁸ см⁻² at holding
electric fields up to 103
V/cm. It is found that the character
of charge transport above helium strongly depends
on both the carrier concentration and the curvature
radius of liquid, filling the substrate macropores.
At a large radius of curvature and, accordingly, at
a relatively large thickness of helium film on the substrate,
the electron conductivity at low temperature is
thermoactivated. With reducing of the liquid curvature
radius the temperature dependence of conductivity weakens
and, at some values of radius, a local “failure”
(“dip”-effect) appears in the dependence of conductivity
on holding potential. For small curvature radia of helium
surface the temperature dependence of electron becomes
poor and the “dip”-effect is not observed. An interpretation
of the observed dependences is proposed,
which is based on the assumption that there appear localized
electron states about the macropores.
