Нелинейные циклические транспортные явления в медных точечных контактах

Abstract

Метод регистрации вольт-амперной характеристики использован для изучения процессов, протекающих на поверхности канала проводимости точечного контакта. Впервые исследованы транспортные характеристики точечного контакта в жидкой среде. Выявлены и изучены токовые состояния канала проводимости, соответствующие обратимому, переходному и необратимому режимам переноса заряда в точечном контакте. В необратимой области напряжений смещения на контакте наблюдается известный циклический эффект электрохимической коммутации, который управляет ростом и растворением дендритных точечных контактов на месте исследуемого образца. При этом электрическое сопротивление точечно-контактной структуры меняется во времени, проходя стадии увеличения, уменьшения и стабилизации. В дальнейшем указанные стадии процесса многократно повторяются, отражая цикличность изменения физико-химических свойств исследуемого объекта. На вольт-амперной характеристике точечного контакта проявляется ступенчатая структура, обусловленная оболочечным эффектом. На основе полученных зависимостей построены гистограммы проводимости медных точечных контактов, самопроизвольно формирующихся в электрическом поле под управлением оболочечного эффекта. Показано наличие преимущественных токовых состояний канала проводимости, свидетельствующее о квантовом характере изменения проводимости в процессе образования дендритных точечных контактов.

Метод реєстрації вольт-амперної характеристики використано для вивчення процесів, що мають місце на поверхні каналу провідності точкового контакту. Вперше досліджено транспортні характеристики точкового контакту в рідкому середовищі. Виявлено та вивчено струмові стани каналу провідності, які відповідають оборотному, перехідному та необоротному режимам переносу заряду в точковому контакті. В необоротній області напруг зміщення на контакті спостерігається відомий циклічний ефект електрохімічної комутації, який керує ростом та розчиненням дендритних точкових контактів на місці зразка, що досліджується. При цьому електричний опір точково-контактної структури змінюється в часі, проходячи стадії зростання, зменшення та стабілізації. В подальшому зазначені стадії процесу багаторазово повторюються, відбиваючи циклічність зміни фізико-хімічних властивостей досліджуваного зразка. На вольтамперній характеристиці точкового контакту проявляється східчата структура, яка обумовлена оболонковим ефектом. На основі отриманих залежностей побудовано гістограми провідності мідних точкових контактів, які довільно формуються в електричному полі під управлінням оболонкового ефекту. Показано наявність переважних струмових станів каналу провідності, що свідчить про квантовій характер зміни провідності в процесі створення дендритних точкових контактів

The method of current-voltage characteristics recording was used to study processes on the surface of point contact conducting channel. The transport properties of a point contact in liquid medium were investigated for the first time. The conducting channel current states which correspond to reversible, transient and irreversible regimes of charge transfer in a point contact were revealed and studied. In the irreversible range of contact voltage bias one can observe a known electrochemical switchover effect, which exerts control over the processes of dendrite point contacts’ growth and dissolution taking place at the position of the sample under investigation. The electrical resistance of the point-contact structure varies with time when going through the stages of growth, reduction and stabilization. The stages are repeated many times accounting for the cyclic changes in physical and chemical properties of the object. There appear staircase regions in the current-voltage characteristics due to the shell effect. Conductance histograms of the copper point contacts which are spontaneously formed in an electric field under the shell effect control are constructed on the basis of the obtained experimental dependences. The existence of the conducting channel current states which are observed with a higher probability is demonstrated. This testifies of a quantum character of the conductivity variation during the creation of dendrite point contacts.