Сайт переехал physreal.com

Теория в ее первоначальном варианте [1] не принимала во внимание эффекты электрон-электронного взаимодействия. Их учет [3,4] в принципе позволяет объяснить металлизацию двумерных систем при охлаждении. Оказывается, что знак соответствующей поправки к проводимости определяется величиной безразмерного коэффициента F_s^s, который, как ожидается, монотонно зависит от силы межчастичного взаимодействия r_s, пропорциональной эффективной массе носителей и обратно пропорциональной корню квадратному из их концентрации. Многочисленные попытки определить величины F_s^s в материалах с различными r_s путем сравнения экспериментальных данных с теорией [4]  привели, однако, к неоднозначным и противоречивым результатам: четкой корреляции между F_s^s и r_s обнаружить не удалось. Причины этого выявлены в работе [5] нескольких групп из Австралии, Японии и Великобритании. Показано, что большую роль играет тип рассеивающего потенциала, который может быть как короткодействующим (обусловленным, например, шероховатостью границы раздела слоев гетероструктуры), так и дальнодействующим (связанным с ионизированными примесными атомами) (см. рис.).

Схематические изображения двух различных типов гетероструктур на основе GaAs, использующихся при исследованиях транспортных характеристик двумерных электронных систем: (a) полевой транзистор полупроводник-диэлектрик-полупроводник (SISFET) и (b) транзистор с высокой подвижностью дырок (HHMT). Рассеивающий потенциал является короткодействующим в (a) и дальнодействующим в (b).

Для одного и того же значения r_s величина F_s^s во втором случае гораздо меньше, чем в первом, поскольку вероятность возврата частицы в исходную точку за время, не превышающее транспортное время свободного пробега, невелика из-за преобладания малоуглового рассеяния (и соответствующая поправка к проводимости оказывается меньше). А теория [4] формулировалась именно для короткодействующего потенциала. Пересчет известных опубликованных данных показал, что при правильном определении F_s^s зависимость F_s^s от r_s описывается единой универсальной кривой, так что поправка к проводимости положительна (металлическое состояние при T ® 0) для r_s > 5 и отрицательна для r_s < 5. Таким образом, в одних образцах переход металл-диэлектрик действительно есть, а в других – нет.

 

1. E.Abrahams et al., Phys. Rev. Lett. 42, 673 (1979).

2. E.Abrahams et al., Rev. Mod. Phys. 73, 251 (2001).

3. C.Castellani et al., Phys. Rev. B 30, 527 (1984).

4. G.Zala et al., Phys. Rev. B 64, 214204 (2001).

5. W.R.Clarke et al., Nature Phys. 4, 55 (2008).