Поверхностные электроны над жидким гелием в узком канале. Моделирование токовых процессов

Abstract

Методом молекулярной динамики проведено моделирование токовых процессов в пространственно упорядоченной системе поверхностных электронов над жидким гелием (вигнеровском кристалле), расположенной в узком канале. Показано, что электрические поля, прикладываемые к электронной системе при измерениях, могут приводить к существенной перестройке пространственной конфигурации электронов. Следствием этой перестройки и является измеряемый ток. Показано, что при определенных условиях электроны могут покидать канал, преодолевая энергетический барьер, что приводит к появлению всплесков на токовых характеристиках системы. На основании сравнения результатов моделирования с существующими экспериментальными данными сделан вывод о том, что наблюдаемые в экспериментах эффекты обусловлены исключительно электрон-электронным взаимодействием и влиянием внешних полей и не имеют отношения к особенностям электронриплонного взаимодействия.

Методом молекулярної динаміки проведено моделювання струмових процесів у просторово впорядкованій системі поверхневих електронів над рідким гелієм (вігнерівському кристалі), яка розташована у вузькому каналі. Показано, що електричні поля, які прикладено до електронної системи при вимірюваннях, можуть призводити до значної перебудови просторової конфігурації електронів. Наслідком цієї перебудови і є струм, що вимірюється. Показано, що при певних умовах електрони, які долають енергетичний бар’єр, можуть залишати канал, що призводить до появи сплесків на струмових характеристиках системи. На основі порівняння результатів моделювання з існуючими експериментальними даними було зроблено висновок про те, що ефекти, які спостерігались в експериментах, зумовлені виключно електрон-електронною взаємодією та впливом зовнішніх полів та не мають відношення до особливостей електрон-риплонної взаємодії.

The molecular dynamics method is used to model electric currents in a spatially ordered system of surface electrons above liquid helium (a Wigner crystal) within a narrow channel. It is shown that electric fields applied to the electron system during measurements can cause a substantial realignment of the spatial configuration of the electrons. The measured current is also a consequence of this realignment. It is shown that under certain conditions, electrons can leave the channel by overcoming an energy barrier, which leads to spikes in the current characteristics of the system. A comparison of the model results with existing experimental data indicates that the experimentally observed effects are caused exclusively by electron-electron interactions and the influence of external fields, but have nothing to do with electron-ripplon interactions.