Відкрити головне меню

Мікроконтактна спектроскопія (МКС) — спектроскопія елементарних збуджень у металах за допомогою точкових контактів, розмір (діаметр) яких d менше довжини енергетичної релаксації (пробігу) електронів l. Відкрита 1974 року І. К. Янсоном у Фізико-технічному інституті низьких температур НАН України (м. Харків) при вимірюванні вольт-амперних характеристик (ВАХ) тунельних переходів метал-діелектрик-метал, що містили металеві мікромістки (закоротки) в бар'єрному шарі.

МКС обумовлена енергетичною дуплікацією нерівноважних носіїв заряду (електронів) у мікроконтактах при низьких температурах (kТ<< eV) — явищем, що полягає в утворенні під дією електричного зсуву V двох груп нерівноважних носіїв із максимальними енергіями, що різняться на величину eV. Релаксація такого розподілу призводить до нелінійної ВАХ, перша похідна від якої пропорційна частоті непружного розсіювання електронів, а друга — мікроконтактній функції взаємодії електронів з іншими квазічастинками з енергією (ħω= eV). У випадку електрон-фононної взаємодії (ЕФВ) при Т→0 та d<<l :

(1)

де R = dV/dl (V), ν_F  — швидкість Фермі, g(ω) — мікроконтактна функція ЕФВ. Остання відрізняється від тунельної функції ЕФВ (функції Еліашберга) наявністю вагового множника, який враховує кінематику процесів розсіювання електронів у мікроконтакті певної форми. Мікроконтактна функція ЕФВ має вигляд:

де W(p, p’)—матричний елемент переходу електронів зі стану з імпульсом р до стану з імпульсом р’ при розсіюванні на фононі з енергією ħω, яка відповідає s-гілці фононного спектра, К(p, p’) — геометричний фактор Кулика, нормований на середнє по кутам значення. Інтегрування проводиться по станам на Фермі поверхні (ФП), та ν, ν’— нормальні до ФП компоненти швидкості електрона до та після розсіювання. Мікроконтактна функція ЕФВ враховує кінематику процесів розсіювання в контактах чітко визначеної геометрії, а також пружне розсіювання електронів на статичних дефектах у приконтактній області. За аналогією з іншими функція ЕФВ визначається інтегральним параметром ЕФВ у мікроконтакті λ:

що за порядком величини дорівнює іншим параметрам ЕФВ у даному металі. Вираз (1) аналогічний і для взаємодії електронів із магнонами, екситонами та іншими квазічастинками. Коло об'єктів, які вивчають методом МКС, містить різні інтерметалеві сплави та сполуки зі змінною валентністю, системи з важкими ферміонами, кондо-ґратки та кондо-домішки, низькорозмірні провідники, традиційні та високотемпературні надпровідники та інші актуальні матеріали.

ЛітератураРедагувати

  1. Физика твердого тела: энциклопедический словарь, Наукова Думка, Киев, 1995.
  2. Yu. G. Naidyuk, I. K. Yanson, Point-contact spectroscopy — Springer, New-York, 2005. ISBN 978-0-387-21235-7
  3. A. V. Khotkevich, I. K. Yanson, Atlas of Point-Contact Spectra of Electron-Phonon Interaction in Metals — Kluwer Academic Publishers, Boston, 1995. ISBN 978-0-7923-9526-3
  4. Ю. Г. Найдюк, И. К. Янсон, Микроконтактная спектроскопия, Изд. Знание, Москва, 1989. (http://arxiv.org/abs/physics/0312016)