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

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Putselyk, Sergiy:
Low Density 2D-Electron Sheets on Liquid 3He Surfaces.
Bayreuth , 2006
( Dissertation, 2006 , Universität Bayreuth, Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik)

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Abstract

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 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.

Abstract in weiterer Sprache

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 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.