Channel electron bubbles in low-temperature helium gas

Abstract

Self-localization of electrons caused by their interaction with helium vapor atoms in quasi-one-dimensional conducting channels over liquid helium is theoretically studied. We have shown that channel electron bubbles of a large size can exist at temperatures which are substantially lower than the critical temperature reported previously for electron bubbles of three-dimensional and two-dimensional electron systems. The transition from a large-size bubble to a small-size bubble is shown to be discontinuous, and a sort of bistability involving metastable states is described. The analysis given explains a sharp decrease of electron mobility in quasi-one-dimensional channels on liquid helium observed at T  2,5 К.

Теоретично дослiджено автолокалiзацiю електронiв в квазiодновимiрних провiдних каналах над рiдких гелiем, викликана iх взаемодiєю з атомами гелiевого газу. Показано, що в таких каналах пузирковi стани електронiв великого розмiру можуть iснувати при температурах, iстотно менших, нiж критичнi температури, знайденi ранiше для електронних пузиркiв в тривимiрних i двовимiрних системах. Показано також, що перехiд вiд пузиркових станiв великого розмiру до пузиркових станiв малого розмiру не є безперервним, що означае наявнiсть метастабiльних станiв i свого роду бiстабiльностi системи. Приведений теоретичний аналiз пояснює рiзке падiння рухливостi електронiв в квазiодновимiрних каналах над рiдким гелiем, виявлене при T  2,5 К.

Теоретически исследована автолокализация электронов в квазиодномерных проводящих каналах над жидких гелием, вызванная их взаимодействием с атомами гелиевого газа. Показано, что в таких каналах пузырьковые состояния электронов большого размера могут существовать при температурах, существенно меньших, чем критические температуры, найденные ранее для электронных пузырьков в трехмерных и двумерных системах. Показано также, что переход от пузырьковых состояний большого размера к пузырьковым состояниям малого размера не является непрерывным, что подразумевает наличие метастабильных состояний и своего рода бистабильности системы. Приведенный теоретический анализ объясняет резкое падение подвижности электронов в квазиодномерных каналах над жидким гелием, обнаруженное при T  2,5 К.