Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I.ОСОБЕННОСТИ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В НОРМАЛЬНЫХ МЕТАЛЛАХ
ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Ї.Ї.Рассеяние электронов проводимости
Ї.Ї.Ї .Введение :Методы расчёта кинетических характеристик 10
Ї.Ї.2.Анизотропия длины свободного пробега 13
1,1.3.Факторы анизотропии в конкретных моделях:
Механизмы рассеяния 17
1.1.3.Т.Проводимостъ 17
1.1.3.2.Проводимость в магнитном поле:Про дольный эффект 32
1.1.3.3.Обзор экспериментальных исследований продольного магниторезистивного эффекта в нормальных металлах 45
1.2.Эффекты увлечения в металлах 53
1.2.1.Введение 53
1.2.2.Переданный эффект увлечения электронов фотонами
1.3.Нелинеиные эффекты в электропроводности металлов , 65
Введение 65
.Получение вольт-амперных характеристик металлов с отрицательной дифференциальной проводимостью (ОДП) 69
1.3.3.Температурный механизм ОДП металлов
ГЛАВА 2.РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛОМАСШТАБНЫХ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ. 80
2.Ї.Введение
2.2.Устройство со сверхпроводящим модулятором для измерения сверхмалых разностей потенциалов 83
2.2Л.Рабочая схема со сверхпроводящим модулятором 83
2 .2.2.Измерения в магнитном поле 91
2.3.Сверхпроводящий модулятор для широкой области гелиевых температур, включая область сверхтекучего гелия ; 92
ГЛАВА 3.ИССЛЕДОВАНИЕ АНИЗОТРОПИИ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА ЭЛЕКТРОНОВ В АЛЮМИНИИ ПРИ ПРОДОЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЕЙ ТОО
Влияние геометрии эксперимента на наблюдение продольного магниторезистивного эффекта ; 101
3.1.1.Результаты экспериментов .V ТОЇ
3.1.2.0бсуждение:Влияние поперечно-чётных напряжений на измерения основного эффекта ТИ; Продольное магнето сопротивление (ПМ).алюминия в области сильных магнитных полей ЇЇ4
.Анизотропия уровней насыщения ПМ 114
3.2.2 .Расчёт ПМ в насыщении методом траекторий
Сравнение с экспериментом 118
.Влияние на продольное магнето сопротивление малоуглового рассеяния электронов на протяжённых дефектах и фотонах
3.3.1.Нарушение асимптотики ПМ образцов, подвергнутых одноосной деформации 131
3.3.2.Влияние температуры на асимптотику ПМ Обнаружение не изотропного максимума на температурной зависимости ПМ в сильных полях 134
3.3.3.Температурная зависимость сопротивления алюминия в нулевом и ненулевом продольном
магнитном поле 140
3.4.Анализ экспериментальных результатов 146
3.4 .1.Линейный член в зависимости Ш от магнитного поля (сильные поля) Ї46
3.4Г;2.Процессы переброса и малоугловое рассеяние на фотонах в алюминии •. !. Ї50
3.5.Температурная зависимость продольного магнето со противления алюминия:Теоретический расчёт і 158
3.6.Обсуждение результатов расчёта и сравнение с экспериментом 173
3.7.Выводы
ГЛАВА 4. ОБНАРУІЕНЙЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАННОГО ЭФФЕКТА УВЛЕЧЕНИЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ
4 .1. Постановка эксперимента 182
4 ;2.Приготовление металлических структур Ї84
4:.3 .Методика измерений Ї89
4.4.Экспериментальные результаты Ї96
4.5.Обсуждение результатов эксперимента f. 207
4.5.1.3нак и величина переданного эффекта увлечения: Зависимость от толщины 207
4.5.2.Температурная зависимость переданного эффекта увлечения 212
4;5.3.Роль тепловых эффектов 22Ї
4.6.Выводы 225
ГЛАВА 5.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОВОДИМОСТИ (ОДП) НОРМАЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ 227
5.Ї.Температурный механизм ОДП: Роль электрон-фононного взаимодействия 228
5.2.0собенности наблюдения ОДП: Режимы заданного тока и напряжения ; 230
5 5.3.Методы получения отрицательной дифференциальной проводимости металлов , 235
5.3. Слабый теплообмен образца со средой 235
5.3.2.Контакт образца с жидкостью .! 238
5.3.3.Измерения на постоянном токе 24Ї
5.4.Техника эксперимента и образцы % 242
5.5і Наблюдение отрицательной дифференциальной проводимости металлов 249
5.5.1.Твердотельный механизм теплоотвода 249
51.5; 2. Тепло отвод в жидкость 257
5.6.Обсуждение и анализ вольт-амперных характеристик 269
5 .6 Л Реальный вид ВАХ металла ;. 269
5.6.2 іВлияние чистоты образцов на переход в режим ОДП 275
5.6.3.Влияние кризиса кипения 280
5.7.Обнаружение температурно-электрических доменов в режиме ОДП:Динамические свойства доменов 29Ї
5 .Выводы 299
ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ 3.Экспериментальная техника и образцы 303
П.I. Конструкция образце держателя и монтаж образцов 303
П.2.Регулирование температуры 305
П.З. Образцы 305
ЗАКЛЮЧЕНИЕЕ 308
ЛИТЕРАТУРА
Введение к работе
Взаимодействие возбуждений играет в твёрдых телах фундаментальную роль при формировании кинетических свойств. В металлической фазе, при высокой плотности электронов, наиболее характерным является взаимодействие электронных состояний и фотонов волн плотности в заряженной решётке ионов. При низких температурах это взаимодействие основному определяет температурное поведение широко изученных кинетических коэффициентов хороших проводников. Основные законы такого взаимодействия к настоящему времени в принципе выяснены и довольно подробно исследованы. И тем не менее ,можно составить весьма обширный список актуальных физических задач, связанных с проблемой электрон-фононного взаимодействия, которые либо требуют продолжения их теоретической и экспериментальной разработ-ки либо вообще новы по своей постановке .Так1, остаются актуальными в частности-,исследования явлений переноса в условиях больших изменений импульса электронов при их взаимодействии с длинноволновыми фотонами - процессов сопровождающих индуцированное фотонами отражение электронов и приводящих к анизотропии рассеяния. Ірактически экспериментально не изучены особенности электропровод-юсти в условиях неравновесной фононной системы (эффекты увлечения). Зледует выделить особо совершенно новый тип явлений - нелинейные эффекты переноса с участием "холодных" электронов ,наблюдение которых непосредственно связано со свойствами электрон-фононного взаи-юдействия при низких температурах.Здесь перечислены только те вопросы, которые затронуты в настоящей работе,однако перечень актуальных физических задач, связанных с влиянием электрон-фононного взаимодействия на явления переноса в металлах, мог быть продолжен.
Ряд явлений ,например нелинейные эффекты, для своего изучения требуют нетрадиционного экспериментального подхода, другие могут быть исследованы в настоящее время благодаря успехам в совершенствовании экспериментальной техники и получению образцов с новыми свойствами. Оба подхода легли в основу исследований, составивших содержание настоящей диссертации.
Из представленных в диссертации результатов будет видно, что некоторые явления5,обусловленные электрон-фононным взаимодействием в металлах, обладают наряду с научной и практической ценностью-, обнаруживая неожиданную возможность создания на их основе новых низкотемпературных физических приборов.
В основу диссертации легли следующие работы: Т) разработка метода исследования маломасштабных кинетических эффектов, пригодного для работы в магнитном поле; 2) исследование анизотропии рассеяния, индуцированной топологической анизотропией орбит носителей в магнитном полете помощью экспериментального изучения продольного маг-неторезистивного эффекта в алюминии; 3) создание прецизионного экспериментального метода исследований на широкий интервал гелиевых температур, включая область сверхтекучего гелия; О экспериментальное обнаружение и исследование переданного эффекта увлечения в многослойных структурах металл-изолятор-металл; 5) экспериментальное получение нелинейных вольт-амперных характеристик нормального металла в режиме "холодных" электронов и обнаружение и исследова-зие низкотемпературных температурно-электрических доменов.
Структура диссертации следующая. ГЛА.ВА. і является теоретическим введением в круг проблем,охватываемых диссертацией, включающим так-іе известные экспериментальные результаты,относящиеся к рассматриваемым вопросам.В ГЛАВЕ 2 описываются оригинальные методики,разра - 8 ботанные и использованные для изучения явлений переноса,рассмотренных в диссертации.ГЛАВА 3 содержит результаты экспериментального исследования продольного магнеторезистивного эффекта в алюминии. Экспериментальные результаты по обнаружению и изучению переданного эффекта увлечения представлены в ГЛАВЕ 4.ГЛАВА 5 посвящена исследованию нелинейных эффектов.В-ПРИЛ01ЕНИЕ вынесены методические вопросы, относящиеся к ГЛАВЕ 3,и,наконец,в ЗАКЛЮЧЕНИИ кратко резюмированы основные результаты, содержащиеся в диссертации.
Некоторые из полученных результатов, в частности защищенные авторскими свидетельствами высокочувствительные методики экспериментального исследования явлений переноса в металлах при низких температурах, внедрены в ряде научных учреждений страны в ВАМИ МИН-ЦВЕТМЕТ (г .Ленинград) для контроля чистоты сверхчистого алюминия (с подтверждённым экономическим эффектом 20,6 тыс.руб.); в ФТИ им . А-.& .Иоффе АН СССР для научных исследований.
