Мікроконтактна спектроскопія (МКС) (англ. Point-contact spectroscopy)— спектроскопія елементарних збуджень у металах за допомогою точкових контактів, розмір (діаметр) яких d менше довжини енергетичної релаксації (пробігу) електронів. 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 . Теорію МКС було побудовано І.О. Куліком, О.М. Омельянчуком і Р.І. Шехтером .
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. Спостереження та теоретичне пояснення цього явища було зареєстровано, як відкриття «Диплом № 328. Явление перераспределения энергии носителей заряда в металлических микроконтактах при низких температурах» (автори Ю.В. Шарвін, И.К. Янсон, И.О. Кулик, А.Н. Омельянчук, Р.И. Шехтер) . 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), - опір Шарвіна, νF — 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 — квадрат матричного елементу переходу електронів зі стану з імпульсом до стану з імпульсом при розсіюванні на фононі з енергією ħω, — геометричний фактор Кулика, нормований на середнє по кутах значення. Інтегрування проводиться по станах на Фермі поверхні (ФП). 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.
Література
- Физика твердого тела: энциклопедический словарь, Наукова Думка, Киев, 1995.
- Yu. G. Naidyuk, I. K. Yanson, Point-contact spectroscopy — Springer, New-York, 2005.
- A. V. Khotkevich, I. K. Yanson, Atlas of Point-Contact Spectra of Electron-Phonon Interaction in Metals — Kluwer Academic Publishers, Boston, 1995.
- Янсон И.К., Хоткевич А.В. (1986). Атлас микроконтактных спектров электрон-фононного взаимодействия в металлах (рос). Киев: Наукова думка. с. 143.
- Ю. Г. Найдюк, И. К. Янсон, Микроконтактная спектроскопия, Изд. Знание, Москва, 1989. (http://arxiv.org/abs/physics/0312016)
Примітки
- Янсон И.К. Нелинейные эффекты в электропроводности точечных контактов и электрон-фононное взаимодействие в нормальных металлах // Журн. эксперим. и теорет.физики. — 1974, No 66, вып. 3. — С. 1035—1050
- Кулик И.О., Омельянчук А.Н., Шехтер Р.И. Электропроводность точечных микроконтактов и спектроскопия фононов и примесей в нормальных металлах // Физика низких температур. — 1977. — № 3, вып. 12. — С. 1543—1558.
- . Наука та інновації. 2008. Т 4. No 5. С. 39—62. Архів оригіналу за 29 жовтня 2020.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Mikrokontaktna spektroskopiya MKS angl Point contact spectroscopy spektroskopiya elementarnih zbudzhen u metalah za dopomogoyu tochkovih kontaktiv rozmir diametr yakih d menshe dovzhini energetichnoyi relaksaciyi probigu elektroniv Vidkrita 1974 roku I K Yansonom u Fiziko tehnichnomu instituti nizkih temperatur NAN Ukrayini m Harkiv pri vimiryuvanni volt ampernih harakteristik VAH tunelnih perehodiv metal dielektrik metal sho mistili metalevi mikromistki zakorotki v bar yernomu shari Teoriyu MKS bulo pobudovano I O Kulikom O M Omelyanchukom i R I Shehterom MKS obumovlena energetichnoyu duplikaciyeyu nerivnovazhnih nosiyiv zaryadu elektroniv u mikrokontaktah pri nizkih temperaturah kT lt lt eV yavishem sho polyagaye v utvorenni pid diyeyu elektrichnogo zsuvu V dvoh grup nerivnovazhnih nosiyiv iz maksimalnimi energiyami sho riznyatsya na velichinu eV Sposterezhennya ta teoretichne poyasnennya cogo yavisha bulo zareyestrovano yak vidkrittya Diplom 328 Yavlenie pereraspredeleniya energii nositelej zaryada v metallicheskih mikrokontaktah pri nizkih temperaturah avtori Yu V Sharvin I K Yanson I O Kulik A N Omelyanchuk R I Shehter Relaksaciya takogo rozpodilu prizvodit do nelinijnoyi VAH persha pohidna vid yakoyi proporcijna chastoti nepruzhnogo rozsiyuvannya elektroniv a druga mikrokontaktnij funkciyi vzayemodiyi elektroniv z inshimi kvazichastinkami z energiyeyu ħw eV U vipadku elektron fononnoyi vzayemodiyi EFV pri T 0 ta d lt lt l 1R0 dR V dV 8ed3ℏvFgps w ℏw eV displaystyle frac 1 R 0 frac rm d R V rm d V frac 8ed 3 hbar v rm F g ps omega hbar omega eV 1 de R dV dl V R0 displaystyle R 0 opir Sharvina nF shvidkist Fermi g w mikrokontaktna funkciya EFV Ostannya vidriznyayetsya vid tunelnoyi funkciyi EFV funkciyi Eliashberga nayavnistyu vagovogo mnozhnika yakij vrahovuye kinematiku procesiv rozsiyuvannya elektroniv u mikrokontakti pevnoyi formi Mikrokontaktna funkciya EFV maye viglyad gpc w 1 2pℏ 3 dSp vp dSp vp W p p d w wp p K p p dSp vp displaystyle g pc omega frac 1 left 2 pi hbar right 3 frac int frac dS vec p v p int frac text d S vec p v p W vec p vec p delta omega omega vec p vec p K vec p vec p int frac text d S vec p v p de W p p displaystyle W overrightarrow p overrightarrow p kvadrat matrichnogo elementu perehodu elektroniv zi stanu z impulsom p displaystyle overrightarrow p do stanu z impulsom p displaystyle overrightarrow p pri rozsiyuvanni na fononi z energiyeyu ħw K p p displaystyle K overrightarrow p overrightarrow p geometrichnij faktor Kulika normovanij na serednye po kutah znachennya Integruvannya provoditsya po stanah na Fermi poverhni FP Mikrokontaktna funkciya EFV vrahovuye kinematiku procesiv rozsiyuvannya v kontaktah chitko viznachenoyi geometriyi a takozh pruzhne rozsiyuvannya elektroniv na statichnih defektah u prikontaktnij oblasti Za analogiyeyu z inshimi funkciya EFV viznachayetsya integralnim parametrom EFV u mikrokontakti l l 2 0 gpc w wdw displaystyle lambda 2 int 0 infty frac g pc omega omega rm d omega sho za poryadkom velichini dorivnyuye inshim parametram EFV u danomu metali Viraz 1 analogichnij i dlya vzayemodiyi elektroniv iz magnonami eksitonami ta inshimi kvazichastinkami Kolo ob yektiv yaki vivchayut metodom MKS mistit rizni intermetalevi splavi ta spoluki zi zminnoyu valentnistyu sistemi z vazhkimi fermionami kondo gratki ta kondo domishki nizkorozmirni providniki tradicijni ta visokotemperaturni nadprovidniki ta inshi aktualni materiali LiteraturaFizika tverdogo tela enciklopedicheskij slovar Naukova Dumka Kiev 1995 Yu G Naidyuk I K Yanson Point contact spectroscopy Springer New York 2005 ISBN 978 0 387 21235 7 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 Yanson I K Hotkevich A V 1986 Atlas mikrokontaktnyh spektrov elektron fononnogo vzaimodejstviya v metallah ros Kiev Naukova dumka s 143 Yu G Najdyuk I K Yanson Mikrokontaktnaya spektroskopiya Izd Znanie Moskva 1989 http arxiv org abs physics 0312016 PrimitkiYanson I K Nelinejnye effekty v elektroprovodnosti tochechnyh kontaktov i elektron fononnoe vzaimodejstvie v normalnyh metallah Zhurn eksperim i teoret fiziki 1974 No 66 vyp 3 S 1035 1050 Kulik I O Omelyanchuk A N Shehter R I Elektroprovodnost tochechnyh mikrokontaktov i spektroskopiya fononov i primesej v normalnyh metallah Fizika nizkih temperatur 1977 3 vyp 12 S 1543 1558 Nauka ta innovaciyi 2008 T 4 No 5 S 39 62 Arhiv originalu za 29 zhovtnya 2020