Low Density 2D-Electron Sheets on Liquid 3He Surface

2D Elektronenschicht von niedriger Dichte an flüssiger 3He Oberfläche

In this work, experiments with electron mobility on the surface of 3He were carried out. Mobility measurements were done in the temperature range 0.6-600mK, the operating frequencies 1Hz-100kHz, the excitation voltage 4mV - 1V and pressing electrical fields 0-255V/cm on the top electrode and 0-47.5V/cm for three bottom electrodes. Films with different thicknesses 0.2, 0.5 and 1.0mm were also under investigations. In the temperature region above 300mK, electron scattering on 3He vapor atoms was oIn this work, experiments with electron mobility on the surface of 3He were carried out. Mobility measurements were done in the temperature range 0.6-600mK, the operating frequencies 1Hz-100kHz, the excitation voltage 4mV - 1V and pressing electrical fields 0-255V/cm on the top electrode and 0-47.5V/cm for three bottom electrodes. Films with different thicknesses 0.2, 0.5 and 1.0mm were also under investigations. In the temperature region above 300mK, electron scattering on 3He vapor atoms was observed. In our measurements we failed to observe Wigner solid crystallization. Possible explanations could be: Interplay of two conductivities, namely conductivity through the electron layer in the center ("bulk") and conductivity through the boundary layer of electrons ("boundary"). Another explanation could be overheating effect or sliding mode of Surface State Electrons, when electron layer was near decoupled from helium surface. In our opinion, it is most probable explanation. We also did measurements below temperature of the superfluid point transition, though we did not observed any change in the signal. Possible explanation could be overheating of electrons by excitation voltage or sliding mode.show moreshow less
In dieser Arbeit werden Experimente zur Beweglichkeit von Elektronen auf 3He-Oberflächen beschrieben. Die Messungen erfolgten mit den folgenden Betriebsparametern: Temperatur 0.3 - 600 mK, Frequenz 1 Hz - 100 kHz, Anregungsspannung 4 mV - 1 V, elektrisches Feld 0 - 255 V/cm. Die Dicke der He-Substrate waren 0.2, 0.5 und 1.0 mm. Unsere Messungen bei hohen Temperaturen (300 - 500 mK) zeigten Streuung der Elektronen an den 3He-Gas-Atomen. Bei Temperaturen um 300 mK wurde beobachtet, daß die StreuunIn dieser Arbeit werden Experimente zur Beweglichkeit von Elektronen auf 3He-Oberflächen beschrieben. Die Messungen erfolgten mit den folgenden Betriebsparametern: Temperatur 0.3 - 600 mK, Frequenz 1 Hz - 100 kHz, Anregungsspannung 4 mV - 1 V, elektrisches Feld 0 - 255 V/cm. Die Dicke der He-Substrate waren 0.2, 0.5 und 1.0 mm. Unsere Messungen bei hohen Temperaturen (300 - 500 mK) zeigten Streuung der Elektronen an den 3He-Gas-Atomen. Bei Temperaturen um 300 mK wurde beobachtet, daß die Streuung des Elektrons und Helium-Gas-Atom zu Streuungmechanismen in "sliding mode" nicht gleichmäßig erfolgte. Wir konnten keine Wigner-Kristallisation beobachten. Mögliche Erklärung könnten sein: Das Wechselspiel zwischen zwei Leitungsmechanismen, im "bulk" der 2D-e-Schicht und an den Rändern der Schicht, könnte wegen der dort vorligenden unterschiedlichen e-Konzentration eine klare Indentifizierung der Wigner-Krystallisation maskieren. Eine mögliche Erklärung könnte auch in einer Überhitzung der 2D-e-Schicht durch die im Experiment bewirkte Anregungs-Spannung und -Frequenz liegen. Dies kann aber nur dann der Fall sein, wenn die 2D-e-Schicht schlecht oder gar nicht aus Substrat koppelt.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Physik
Author: Sergiy Putselyk
Advisor:Prof. Dr. Georg Eska
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Date of final exam:23.01.2006
Year of Completion:2006
SWD-Keyword:Elektronengas / Dimension 2; Flüssiges Helium; Tieftemperatur
Tag:helium-3; mKelvin Temperatur
helium-3; mKelvin Temperature
Dewey Decimal Classification:530 Physik
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-2004
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):06.02.2006