СЛАБАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ

СЛАБАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ
СЛАБАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ

- совокупность явлений, обусловленных квантовойинтерференцией электронов проводимости в проводниках с металлич. типомпроводимости, т. е. обладающих остаточной проводимостью (см. Металлы). Эффекты С. л. универсальны и проявляются в любых неупорядоченныхсистемах - сильнолегированных полупроводниках, металлич. стёклах (см. Аморфные металлы), системах с двумерным электронным газом, тонкихметаллич. плёнках и т. д. При темп-pax, столь низких, что сопротивлениепроводника определяется рассеянием электронов на случайном потенциале, <создаваемом, напр., хаотически расположенными примесями (см. Рассеяниеносителей заряда), квантовая интерференция приводит к поправкам к классич. <электропроводности. Последнюю рассчитывают на основе кинетического уравненияБольцмана, при выводе к-рого предполагается, что между соударениямиэлектрон движется по классич. траектории и рассеяние на разл. центрах происходитнезависимо. К С. л. приводит изменение скорости диффузии электронов засчёт интерференции электронных волн, многократно рассеиваемых дефектами кристаллич. решётки.

Происхождение термина «С. л.» объясняется тем, что интерференц. явленияможно интерпретировать как предвестник андерсоновского перехода металл- диэлектрик, при к-ром благодаря достаточно сильному беспорядку происходитполная локализация электронных волн (см. Андерсеновская локализация). Вдали от перехода квантовые поправки малы по параметру 8042-69.jpg,где Я - длина волны электрона, l - длина его свободного пробега. <Однако во мн. случаях именно они определяют нетривиальные зависимости проводимостиs от магн. поля Н, темп-ры Т, частоты со перем. полей и размерности d образца.

8042-71.jpg

Квантовые интерференционные поправки. Полное вычисление поправок производитсяс помощью методов квантовой теории поля. Однако их происхождениеи осн. свойства можно понять на основе следующих рассуждений. Рассмотримпроводник, в к-ром 8042-70.jpg, и предположим, что за время t электрон, испытывая рассеяние напримесях, переходит из точки А в точку В. При этом он можетпройти по разным путям (рис.). Согласно общим принципам квантовой механики, <вероятность такого процесса W определяется выражением:
8042-72.jpg

Здесь Ai - амплитуда вероятности движения электронавдоль j-го пути. Первое слагаемое в (1) описывает сумму вероятностей прохождениякаждого пути, а второе - интерференцию разных амплитуд. Интерференция большинстваамплитуд не даёт вклад в W, т. к. их фазы пропорциональны длинетраектории и при суммировании взаимно погашаются. Исключение составляюттраектории с самопересечением. Каждой такой траектории можно сопоставитьдве амплитуды А 1 и А2, отвечающие разл. <направлениям обхода замкнутой петли. Эти две амплитуды когерентны другдругу, и поэтому их интерференцией нельзя пренебречь:8043-1.jpgПренебрежение интерференцией отвечает классич. описанию (ур-ние Больцмана),а её учёт приводит к возникновению квантовых поправок.

Влияние квантовых поправок на электропроводность. Относит. величинавклада поправок в проводимость 8043-2.jpg (она всегда отрицательна) пропорциональна вероятности самопересечения лучевойтрубки с сечением 8043-3.jpgпри диффузии за время 8043-4.jpgполногоразрушения когерентности (сбоя фазы) из-за неупругих процессов или из-зарассеяния с переворотом спина. Оценка 8043-5.jpg,полученная из приведённых рассуждений, по порядку величины совпадает срезультатами точного расчёта и определяется выражением:
8043-6.jpg

Здесь 8043-7.jpgD - коэф. классич. диффузии. Из (2) видно, что 8043-8.jpg,хотя и мала по параметру 8043-9.jpg,но определяет сингулярные зависимости проводимости от темп-ры 8043-10.jpgили частоты поля (при 8043-11.jpg,следует заменить на w-1).

8043-12.jpg Влияниенеупругого рассеяния. Если доминирующим процессом сбоя фазы является неупругсерассеяние, то 8043-13.jpgрастётс понижением Т и всё большее число петлеобразных участков траекторийс размерами 8043-14.jpgдаёт вклад в 8043-15.jpg.При этом абс. величина 8043-16.jpgувеличивается, <а сама проводимость уменьшается согласно (2). Этим, в частности, объясняетсяпоявление минимума на температурной зависимости сопротивления металлич. <плёнок и вырожденных полупроводников. Рост сопротивления при понижении Т - результат совместного проявления поправок разной природы, возникающихкак за счёт эффектов С. л., так и межэлектронного взаимодействия.

Во внеш. магн. поле амплитуды A1 и А 2 приобретают дополнит. фазовый множитель 8043-17.jpg, где Ф - поток магн. поля через замкнутую петлю,8043-18.jpg -квант магн. потока,8043-19.jpgсоответствует разл. направлениям обхода петли. В результате у интерферирующихамплитуд возникает разность фаз 8043-20.jpg.Появление 8043-21.jpgприводитк разрушению когерентности и уменьшению 8043-22.jpg,т. е. к увеличению проводимости. Экспериментально это явление наблюдалосьв виде отрицат. магнетосопротивления, в слабом магн. поле. Лит.: Л а р к и н А. И., Хмельницкий Д. Е., Андерсеновская локализация ианомальное магнетосопротивление при низких температурах, «УФН», 1982, т.136, № 3, с. 536; А 1 t s h u 1 е r В. L., А г о п о v A. G., Electron-electroninteraction in disordered conductors, в кн.: Electron-electron interactionin disordered systems, ed. by A. L. Efros, M. Pollak, Amst., 1985; S hа г v i n Y u. V., S h a r v i n D. Y u., Weak electron localization andmagnetoresistance oscillations of cylindrical normal metal films, в кн.:Low temperature physics advances in science and technology in the USSR(ST), Physics Series, ed. A. S. Borovik-Romanov, MIR Publishers, Moscow,1985, p. 240; Абрикосов А. А., Основы теории металлов, М., 1987; A1tshulerB. L. и др., Quantum effects in disordered metal films, «Sov. Sci. Rev.Sec. A. Phys. Rev.», 1987, v. 9, p. 223. M. Е. Гершензон.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "СЛАБАЯ ЛОКАЛИЗАЦИЯ" в других словарях:

  • Слабая локализация — физический эффект, который возникает в беспорядочных электронных системах при низких температурах. Эффект проявляется как положительное добавка к удельному сопротивлению металла или полупроводника. Эффект имеет квантово механическую природу и… …   Википедия

  • Мезоскопическая физика — раздел физики конденсированных сред, в котором рассматриваются свойства систем на масштабах промежуточных между макроскопическим и микроскопическим. Под микроскопическим масштабом понимают размеры, сравнимые с размерами одного атома или с длиной… …   Википедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКИ — широкий класс в в, характеризующийся значениями уд. электропроводности s, промежуточными между уд. электропроводностью металлов s=106 104 Ом 1 см 1 и хороших диэлектриков s=10 10 10 12 Ом 1см 1 (электропроводность указана при комнатной темп ре).… …   Физическая энциклопедия

  • Магнетосопротивление — (магниторезистивный эффект)  изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном… …   Википедия

  • Графен — Пожалуйста, актуализируйте данные В этой статье данные предоставлены преимущественно за 2007 2008 гг …   Википедия

  • Зонная структура графена — Основная статья: Графен Зонная структура графена рассчитана в 1947 году в статье [1]. На внешней оболочке атома углерода находится 4 электрона, три из которых образуют sp² гибридизированные связи с соседними атомами в решётки, а оставшийся… …   Википедия

  • Точка электронейтральности —     Графен …   Википедия

  • Графеновый полевой транзистор —     Графен …   Википедия

  • Уравнение Дирака (графен) — Графен Уравнение Дирака (графен) Введение ... Математическая формулировка ... Основа …   Википедия

  • Квантовый эффект Холла (графен) — Квантовый эффект Холла в графене или необычный квантовый эффект Холла эффект квантования холловского сопротивления или проводимости двумерного электронного газа или двумерного дырочного газа в сильных магнитных полях в графене. Этот эффект был… …   Википедия

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»