Способ определения спектра квазичастиц в проводниках

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИН)5 Н 011 39/ ЕН ский инН УССР.Балхаш На фи зображена установка,редлагаемый способ,еализующхема.Способ ществляют следующим изкотемлючен ерительнимеется мещени я точник е мери тел ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТЙРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Лэмб Д, и Джеклевик Р,К. Молекулярные возбуждения в барьерах 1, 11.В кн, Тунельные явления в твердыхтелах. М,: Мир, 1973, с.223-243,Свистунов В,М. и Белоголовский М.АТуннельная спектроскопия кваэичастичных возбуждений в металлах. - КиевНаукова думка, 1986, с,23-41,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРА КВАЗИЧАСТИЦ В ПРОВОДНИКАХ(57) Изобретение относится к областиисследования материалов, а именнок технике спектроскопии квазичастичных возбуждений в твердых телах,Цель изобретения - повышение информативности способа путем разделения 1Изобретение относится к технике спектроскопии квазичастичных возбуждений в твердых телах и может быть использовано при исследовании свойств новых материалов, применимых для создания приборОв в радиоэлектронной, измерительной и вычислительной технике,Цель изобретения - повышение информативности путем разделения вкладов совместно действующих разных типов процессов рассеяния электронов и типов рдссеивателей с различными характерными частотами релаксации.,.8014524 вкладов совместно действующих раэ"ных типов процессов рассеяния элект"ронов и типов рассеивателей с раэличными характерными частотами релаксации, Способ определения спектраквазичастиц в проводниках включаетсоздание точечного контакта проводников с характерным размером, меньшим или равным длине энергетическойрелаксации, приложение разности по".тенциалов к контакту, соответствующеи значениям характерных эне квазичастичных возбуждений, и воздействие на точечный контакт электромагнитным излучением, частота кото" рого превышает частоту реЛаксации ЕР квазичастичных возбуждений, При этом Е частота электромагнитного поля удовлетворяет условию Г=(3"5)Гр, а измерения нелинейностей вольт-амперной характеристики точечного контакта проводят по частоте й. 1 з,п, ф-лы, 2 ил, вевь4 ь разом,Образец 1, находящийсяпературном устройстве 2, вчетырехзондовой схеме в изустройство, В токовой цепиисточник постоянного токас источником 3 и регулятороблучения образца 1 имеетс5 излучения, В потенциальнимеется миллчвольтметр 6 и3,1 45241детектор 7 сигнала, пронорционального второй производной ВАХ,Образец 1, представляющий микросужение в исследуемом проводнике,изготавливают непосредственно в низ"котемпературнои устройстве 2 известным способом. С помощью специальногоустройства приводят в контакт в жидком гелии предварительно приготовлен Оные и смонтированные электроды иполучают точечный контакт (ТК).; д - размер иикросужения, А -, энергетическая длина релаксации электрона,Простым и надежным тестом ТК наэто условие является вид ВАХ ТК. Удовлетворяющий этому условию кон такт ииеет. нелинейную.ВАХ металлического типа причем Кц1,3 Е,где Ксопротивление ТК при нулевом напря жении смещений; К- сопротивление 25при напряжениях, вдвое превышающдм напряжение, соответствующее краю фо ионного спектра электронов (60100 мВ).Через полученный контакт от ис точника 3 пропускают ток, медленно изменяющийся регулятором 4. Ток соз-. дает на ТК медленно изменяющуюся разность потенциалов от нуля до величин, .соответствующих значениям характерных энергий квазичастичных возбуждений, :Эти величины по порядку величины из вестны и находятся в интервале 1 О 100 мВ. Одновременно с постояннымнапряжением на ТК 1 подают электро 1 40 магнитное излучение от источника 5, Частоту излучения Е при этом устанавливают выше частоты релаксации Ерквазичастиц в соответствии с условием Е=Э)Е, частота Е р для опреде" ленного сорта квазичастиц считается известной. Излучение наводит в проводнике переменный ток и приводит дополнительно к осциллирующей не- равновесности электронной подсистемы, При этом амплитуда осциллирующей час- БОти неравновесной функции распределения квазичастиц, рождаемых электронами, зависит от соотношения частоты осцилляций электронной подсистемы и . частоты релаксации квазичастичной подсистемы и уменьшается, когда час" тота осцилляций начинает превышать частоту релаксации. Вместе с ней уиеньвается и та часть детектируемо"го сигнала, которая обусловлена рассеяниеи электронов на неравновесныхквазичастицах. Это приведет к зависимости величины нелинейности ВАХот частоты излучения. НелинейностьВАХ на частоте излучения определяютпутем выделения из отклика образцана внешнее излучение сигнала, пропорционального второй производной ВАХ,и измерения его с помощью соответствующего детектора 7,На фиг,2 показана эволюция МК"спектра ЭФВ Вф 1/с 1 Ч 2(Ч), характерногодля благородных металлов (Сц,Ая,Аи,имеющих Е р 10 Гц для фононов) вчастотном диапазоне 1 ОГц. Шкала частот (.см, фиг.2) дава в логарифмическом масштабе, В области микросужения в данном случае протекаютдва типа процессов рассеяния электроновф процесс релаксации электроновпутем спонтанной генерации фононови процессы релаксации фононов наэлектронах, реабсорбция фононов,Этот суммарный процесс неупругогорассеяния электронов приводит к нелинейности ВАХ. Можно выделить харак"терные области частот, где проявление этого суммарного процесса имееткачественные различия: Е Е р - обатипа процессов рассеяния дают вкладыв нелинейности ВАХ; Е 7 Е- вкладпроцессов реабсорбции реэко уменьшается, что четко проявляется в умень"шеении сигнала при смещениях еЧйыри, следовательно, спектр ЭФВ проявляется в чистом виде; Ем Ер, уменьшение вклада процессов реабсорбцииуже достигло своего предельного значения, однако спектр ЭФВ начинаетискажаться по причине изменения ки"нетики спонтанной генерации фононов,Оптимальное соотношение частотЕ=(3-5)ЕР, установленное экспериментально, соответствует уменьшениювклада процессов реабсорбции в 10раз, что позволяет наблюдать слектрпрактически в неискаженном виде.Понижение частоты относительно оптимума приводит к возрастанию вкладапроцессов реабсорбцин и усилению искажения спектра. При повышении частоты Е сказывается другая причинаискажения спектра - изменение кинетики процессов испускания электронаминеравновесных кваэичастиц. Поэтомучастота электромагнитного излучения5 14524не должна превышать величину 0,1 еЧ //Ь - 10Гц,где еЧ " максимальнаяэнергия кваэичастиц), которая составляет (10-100) Г,Следовательйо, если зависимостьизмеряемого сигнала от постоянногонапряжения О на контакте дает информацию.о спектральнбй плотности квазичастичных возбуждений, то разверткапо частоте Г дает информацию о вкла"дах возбуждений с различными временами релаксации, Тем самым повышаетсяинформативность способа КК-спектроскопии,15Использование предлагаемого способа обеспечивает все преимуществаспособа ИК-спектроскопииф относительная простота технической реализации,широкий круг материалов, доступныйисследованию, потребность для исследования малых количеств вещества.Кроме того, этот способ позволяетразделять вклады процессов неупругогорассеяния кваэичастичных возбуждений, 25находящихся в одном энергетическомдиапазоне и различающихся по временам релаксации, Это отличие повышаетинформативность способа путем повышения точности определения микрокон,тактных спектров, воэможности идентификации и обнаружения новых механизмов неупругого рассеяния, возможности работы с объектами, имеющими сложную совокупность возбуждений с целью обнаружения и исследования новыхкинетических явлений. Ф о р м у л а., и з о б р е т е н и я, 1, Способ Ьпределения спектра кваэичастиц в проводниках, состоящий в создании точечного контакта этих проводников с характерным размером мнкросужения, меньшим или равным длине энергетической релаксации " электронов, создании на точечном контакте разности потенциалов, соот" ветствующей значениям характерных энергий хвазичастичных возбуждений, и изиерении нелинейностей вольтамперной характеристики, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения информативности путем раз- . деления вкладов совместно действующих разных типов процессов рассеяния электронов и типов. рассеивателей с различными характерными частотами релаксации, на точечный контакт одновременно с постоянным напряжением воздействуют электромагнитным полем, частота Г которого превышает частоту релаксации Гквазичастичных возбуждений, и измеряют нелинейности вольтамперной характеристики на частоте 6.2, Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что частота Г элект" ромагнитного поля удовлетворяет ус" . ловиюй = (3-5) Г.3335Тираж Государственного 113035, Подписное по изобретениям и открытиям при ГКНЖ, Раущская наб д, 4/5