Релаксация и взаимодействие электронов в неупорядоченных пленках висмута тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

. НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКШ ИНСТИТУТ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР им.Б.И.Веркина

На правах рукописи УДК 539.21; 539.216

Каширин Владимир Юрьевич

РЕЛАКСАЦИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ ПЛЕНКАХ ВИСМУТА

01.04.07 - Физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Харьков - 1995 г.

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Физико - техническом институте низких температур им. Б.И.Веркина Национальной Академии Наук Украины.

Научный руководитель - доктор физико - математических наук, профессор Ю.Ф.Комник

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук, профессор Н.М.Макаров

доктор физико - математических наук, вед. научн. сотрудник О.И.Шкляревский

Ведущая организация - Харьковский Государственный Университет

Защита состоится "Г июля 1995 г. в часов на

заседании Специализированного совета Д.02.35.02 при Физико-техническом институте низких температур им. Б.И.Веркина HAH Украины (3I0I64, г.Харьков - 164, пр. Ленина, 47 ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института низких температур им Б.И.Веркина HAH Украины.

Автореферат разослан " " ¿<- J995 г_

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, с подписью, заверенной Гербовой печатью, просим направлять по адресу: 3I0I64, г.Харьков - 164, пр. Ленина, 47, ФТИНГ HAH Украины, ученому секретарю Специализированного совета д 02.35.02

Ученый секретарь Специализированного совета доктор физико - математических наук

А.С.Ковалев

В настоящей работе осуществлено комплексное исследование квантовых интерференционных эффектов и эффекта электронного перегрева в тонких пленках висмута с целью получения сведений о временах релаксации фазы и спина электронов, параметрах межэлектронного взаимодействия.

Актуальность_теш_дассертащшЛ Теоретические исследования последних лет показали, что в неупорядоченных металлических системах основные механизмы неупругой релаксации электронов - электрон-электронное и электрон-фононное рассеяние - при низких температурах существенно модифицируются. Так в неупорядоченных металлах обратное время электрон-электронного взаимодействия описывается зависимостью т"^ « еА/г (й - размерность системы), а не зависимостью <* е2, характерной для чистого металла. Температурная зависимость времени элек-трон-фононного взаимодействия в не упорядоченном металле также изменяется. Вместо известной зависимости <* Т3 в условиях, когда вследствие малости длины свободного пробега электронов 1 по сравнению с длиной волны фонона при низких температурах возникает неравенство < 1 (Чр^- волновой

вектор теплового фонона), электрон-фононное взаимодействие ослабляется и должна появиться зависимость г"^ « 1Т4.

С другой стороны, в современной электронике с развитием технологии получения субмикронных структур все большее применение стали находить элементы наноэлектроники. Оценка возможностей элементов наноэлектроники (например, их быстродействия и т.п.) требует знания характерных релаксационных времен для электронов, в частности времени электрон-фононной энергетической релаксации. Такую информацию можно получить из эффекта электронного перегрева в тонких пленках, так как передача избыточной энергии электронов, приобретенной в электрическом поле, в фононную систему определяется временем т^ электрон-фононной энергетической релаксации.

Данные о времени неупругой релаксации электронов можно получить также при изучении квантовых поправок к проводимости, обусловленных эффектами слабой локализации электронов (СЛ) и электрон -электронного взаимодействия (ЭЭВ) в неупорядоченных металлических системах. Они дают информацию о времени т^ релаксации фазы волновой функции электронов (по существу,

времени не упругой релаксации), а также о времени релаксации спина электрона при спин-орбитальном (т80) и спин-спиновом (1;а) рассеянии, о константах межэлектронного взаимодействия.

Цель данного исследования: получение информации о характерных временах неупругой релаксации электронов в тонких пленках висмута и их температурном изменении в области низких температур. Для этого решались следующие задачи!

1. Изучение проявления квантовых интерференционных эффектов (СЛ и ЭЭВ) в пленках различной толщины, степени разупсрядо-чеиия и при различных температурах. Получение информации о температурном изменении времени релаксации фазы волновой функции электронов.

2. Изучение изменения величины квантовых поправок к проводимости пленок, связанных с эффектом СЛ и ЭЭВ, под влиянием протекания тока высокой плотности. Получение из эффекта электронного перегрева сведений о температурной зависимости времени электрон-фононной энергетической релаксации.

3. Выяснение вопроса о непосредственном влиянии сильного электрического поля на величину квантовых поправок к проводимости, связанных с эффектами СЛ и ЭЭВ.

?5новше_положегаях_вщосимые _на_защиту!

1. Температурное изменение времени электрон-фононной релаксации в тонких полшсристаллических пленках В1 при низких температурах характеризуется зависимостью <*. Т~

2. В области сверхнизких температур, а также в пленках В1 с высокой степенью рэзупорядочения при гелиевых температурах проявляется зависимость т^^«отвечающая "грязному" пределу;

3. Магнитосопротивление пленок В1 малой толщины при низких температурах успешно описывается локализационной квантовой поправкой, но при протекании тока высокой плотности появляется вклад квантовой поправки, связанной с ЭЭВ (кулоновская поправка);

4. Локализационная поправка к температурной зависимости проводимости пленок В1 не изменяется в сильном электрическом поле (по крайней мере до ~ 20 В/см); кулоновская поправка

к температурной зависимости проводимости чувствительна,: ;к сильному электрическому полю, что свидетельствует о $гд влиянии на характер электрон-электронного взаимодействия.; ;

Все перечисленные результаты получены впервые, что определяет наутую_новизну работы.

Научное, и практическое значение диссертационной работы. В настоящей работе определена температурная зависимость времени электрон-фононного взаимодействия в пленках В1 (вида

-Я

Т ) и показано, что наблюдаемая для времени фазовой релаксации зависимость формируется при участии процессов как электрон-электронной, так и электрон-фононной релаксации. В работе впервые экспериментально обнаружена предсказанная в теории зависимость вида Т"4 для времени электрон-фононного рассеяния в "грязном" пределе. Разработана методика разделения вклада эффектов СЛ и 33В в температурную зависимость проводимости, что позволило выявить влияние сильного электрического поля на межэлектронное взаимодействие в висмуте.

Апробация работы. Результаты настоящей работы докладывались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Международной конференции "Высокотемпературная сверхпроводимость и локализационные явления" (г.Москва, 1991 г.); 13й и й

14 Всеобщих конференциях отделения конденсированного состояния Европейского физического общества (Германия, г.Регенс-бург, 1993 г.; Испания, г.Мадрид, 1994 г.);.XX Международной конференции по физике низких температур (ЬТ-20) (США, г.Юджин, 1993 г.); Международной конференции "Переход металл-изолятор, локализация и мезо'скопические системы" (США, г.Юджин, 1993 г.); 29м и 30м Совещаниях по физике низких температур (г.Казань, 1992 г.,- г.Дубна, 1994 г.); Международной конференции "Физика в Украине" (г.Киев, 1993 г.); Международной конференции по физике и технологии тонких пленок (г.Ивано-Франковск, 1993 г.); VII Всесоюзном семинаре по низкотемпературной физике металлов (ДонФГИ НАНУ, г.Кр.Лиман, 1991г.); 8м Международном семинаре по низкотемпературной физике твердого тела (Крым, п.Ласки, 1993 г.)..

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертации опубликованы в II печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.

СТРтеТУРА_И_ОБЪЕМ_РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы, включающего 119 наименований. Полный объем работы составляет 153 страницы, включая 34 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы проведенных исследований, указаны цели и задачи исследований, дана'кратко информация об объекте исследований, описана структура диссертации. Приведены основные положения, выносимые на защиту. Представлен список основных конференций, совещаний и семинаров, на которых докладывались результаты настоящей работы, а также список опубликованных работ по теме диссертации.

В_П5Р12й_главе представлен обзор литературы теоретического и экспериментального исследования квантовых интерференционных эффектов - СЛ и ЭЭВ, которые приводят к возникновению квантовых поправок, к проводимости в неупорядоченных системах при низких температурах. Приведены основные теоретические выражения для изменения квантовых поправок к проводимости систем различной размерности в функции температуры и напряженности магнитного поля. Представлена информация о результатах основных теоретических работ, посвященных проблеме характерных ьрнмчн релаксации'электронов в неупорядоченных ме-таилчх• Дан краткий обзор наиболее важных нкгнериментальных работ, выполненных в.области изучении квантовых интерференционных эффектов. Указаны существующие на настоящий момент времени проблемы в интерпретации экспериментальных результатов. Отряжена дискуссионная проблема влияния сильных электрических нолей на .квантовые интерференционные зф|ектн.

Дан обзор результатов теоретического исследования эффекта электронного перегрева в металлах. Указаны условия его реализации, а также приведены основные теоретические выражения, на основе которых в настоящей работе была получена информация о времени электрон-фононной энергетической релаксации. В этой главе также представлен обзор экспериментальных работ, в которых исследовался эффект электронного перегрева в тонких пленках металлов.

§_1Еетьей_главе описана методика приготовления тонких пленок В1, результаты структурного исследования полученных образцов. Особое внимание уделено условиям реализации эффекта электронного перегрева, в связи с чем, обсуждается вопрос о выборе подложки для экспериментов по электронному перегреву. В этой главе описаны возможности и параметры экспериментальных установок, использованных для проведения гальвзномагнит-

6

ных исследований, а также методика измерений.

^3§тв<^той_главе представлены экспериментальные результаты выполненного комплексного исследования квантовых интерференционных эффектов [ 1 ] и эффекта электронного перегрева 12 ] в тонких пленках В1 с целью получения сведений о температурной зависимости времени электрон-фононной релаксации электронов в "чистом" ) и "грязном" (Чр^!^ ) пределах.

На основании экспериментальных данных для температурного и магнитополевого изменения сопротивления большого числа изученных образцов различной толщины получены температурные зависимости квантовых поправок к проводимости пленок В1 и температурные зависимости времени фазовой релаксации электронов при различных значениях тока.

Уменьшение величины квантовых поправок к проводимости пленок с ростом тока обусловлено прежде всего разогревными эффектами. При пропускании достаточно сильного тока температура электронов повышается. Пэре дача избыточной энергии от электронной к фононной системе осуществляется посредством процессов электрон-фононного взаимодействия. В условиях обеспечивающих стационарность температуры решетки (благодаря теп-лоотводу в подложку или среду), температура электронов Те устанавливается выше начальной фононной температуры ф [31:

где П - Уу-с/З - коэффициент диффузии электронов.

Это соотношение может быть использовано для определения времени ^ ^ электрон-фононной энергетической релаксации. Режим электронного перегрева, при котором повышение Т0 контролируется временем возможен при высокой акустической прозрачности границы металла и подложки. В настоящей работе впервые в практике реализации эффекта электронного перегрева применена подложка (кальцит), дающая хорошую акустическую связь с исследуемой пленкой висмута.

Для определения Те использовались в качестве "электронных термометров" квантовые поправки. Для этого анализировались температурные зависимости суммарной поправки, включающей ло-кализационную и кулоновскую поправки (при измерениях в нулевом магнитном поле), либо температурные зависимости кулоков-ской поправки (при измерениях в магнитном поле). Дальнейшие расчеты т ^ из (1) выявили однотипную функциональную зави-

'ер1г '

симость т;"^ ос Т^, где р «3, причем это значение р воспроизводится для различных токовых режимов.

Впервые для определения Те в качестве еще одного "электронного термометра" использованы сведения о температурном изменении времени т^ фазовой релаксации электронов, рассчитываемого из локализационной поправки к магнитопроводимости пленок при различных токах и температурах.

На рис.1 темными точками внизу представлены типичные зависимости температурного изменения времени для тонкой пленки висмута на кальците при различных токах. Для нахождения т;^ из кривых магнитосопротивления (МС) мы использовали процедуру компьютерной подгонки экспериментальных кривых и теоретического выражения для магнитополевой зависимости локализационной поправки ДОц = I (Н.Б.х^.т:^) И]. Кривая I изображает зависимость ^^(Т), отвечающую равновесному режиму. Кривые 2-6 изображают зависимости (Т) при различных греющих токах. На равновесной кривой т^СГ) видны температурные области, в которых проявляются хорошо выраженные зависимости Т и т"1« Т . Появление первой из них связано с определяющим вкладом электрон-электронных процессов рассеяния, а ' второй - с включением процессов электрон-фононного рассеяния.

Для определения Т0 величина т^ при сильном токе отождествлялась с такой же величиной т^ при слабом токе. Светлыми точками в верхней части рис Л изображены температурные зави- -симости времени, полученные с помощью уравнения (1). Видно, что полученные значения времени т^^ вполне хорошо , описываются единой для всех токовых режимов функциональной зависимостью т'р^ ос тР (где рмЗ), изображенной на рисунке пунктирной прямой. Темными точками в верхней части рис Л изображена температурная зависимость времени отвечаю-

щего электрон-фононному вкладу в фазовую релаксацию за счет неупругих процессбв. Времена 'с^^ и т^р^, как показано в [3], находятся в случае р=3 в простом соотношении т^^/ ^ерЬ* 0,4, которое оказалось выполненным в проведенных расчетах

В работе проанализирован вклад электрон-электронного и электрон-фононного процессов релаксации в фазовую релаксацию с помощью представления равновесной кривой т^СГ) в широком интервале температур функцией вида

В

V(Tee>~I+ ^Iph)'1 = AT + VP ( 2 >

и выполнения компьютерного расчета параметров А, Ар и р. Результаты такого анализа для образца на рис Л изображены штрих-пунктирными прямыми. Величина р для всех изученных образцов оказалась примерно равна 3, а составляющая т"^ численно близка к теоретическому значению согласно [1 ] (обозначена на рис.1 как тц). Следовательно, наблюдаемая при 4 - 10 К зависимость т~ « Т2 формируется при участии процессов как электрон-электронной, так и электрон-фэнонной релаксации.

Таким образом, анализ зависимости х^СГ), полученной из эффекта СЛ, согласуется с зависимостью т^^Т), найденной с помощью эффекта электронного перегрева в области температур, где хее < тер^. Найденную зависимость tgp^« Т3 следует трактовать, как проявление процессов элекгрон-фононного рассеяния в трехмерном случае в условиях qp^l > 1. Действительно, для представленного на рис Л образца, оценка температуры

Рис.1

4 б 10 20 TJ

Зависимости %„, %

(L = 99 £) на кальците йри

% рпу,(Т) для пленки ьпсмутя

.. ______,. ... .^личных! Значениях тока, мкА (эл.

поля, В/см): I 5 (0,53); 2 0,0,0 - 30 (3,27); 3®,А«А-60 (6,55); 40,0,0 - 100 (10,93); 5 0,Г, V - 200 (21,37); 6 - 300 (32,81).

Рис.2. Зависимости т , т . (Т) для пленки висмута (Ь = 92 я) на кальците при различных значениях тока, мкА <эл.поля, В/см):0,0-1 (0,071; А,Д-5 (0,35); V, - 10 (0,69).

V- bs Л>Л , НИЖ^ К'ЧО^ОЙ тирекид от "чисто-

t "if'H-H'.'My" пределу дед ср-гдн'-й длины ''.ьобидного лробе-'-»л-ктринок- 1 - 130 t\ дя1г!'■ значении Т,'?" и 0,в4 К (соответ-. С-Г^ВНи для скорости «J t НриДмЛЬННл И ИОЦ^рчЧНЫХ Ф'(КОНОВ) т.е. иесл-лг'наияый ингн^ьл тшигратур оиределения t у .ччшт ныше Это нодтъерждьетсн тчк.жв отсутствием, как установлено, явной зависимости аот 1.

Появление зависимости teph« T'J для пленок висмута является следствием, с одной стороны, изотропизацией электронных кинетических характеристик в плоскости пленки благодаря поликристаллическому строению и существованию аксиальной текстуры, а, с другой стороны, результатами хорошей акустической связи пленки с подложкой, препятствующей двумеризации фонон-ного спектра в пленке.

Представляло интерес реализовать условия "грязного" предела и получить соответствующие температурные зависимости времени t^jj- Существуют две экспериментальных возможности реализовать "грязный" предел для изучаемых тонких пленок висмута. Первый путь состоит в искусственном уменьшении длины свободного пробега электронов, что должно привести к повышению граничной температуры fg выше интервала исследования эффекта электронного перегрева. Для тонких пленок Bi это удается достичь при уменьшении толщины пленки менее 100 $. Второй путь получения "грязного" предела в пленках Bi состоит в проведении измерений при сверхнизких температурах, т.е.при Т < Т^.

В настоящей работе реализован "грязный" предел в тонких пленках висмута обоими способами. Зависимость тёр^Т4 наблюдалась в интервале 1,6 - 2,2 К для образца толщиной ~ 74 S с

1 и 15 8 и ïi sa 12 К, а для более толстых пленок с 1 « 100 8

1 £

и Тр ~ 2 К - при сверхнизких температурах.

На рис.2 темными точками внизу изображены температурные зависимости времени полученные из магнитополевых зависимостей сопротивления в области сверхнизких температур (0,38 - Г>,О К) при различных значениях тока. Полученные из эффекта электронного перегрева значения образуют совокупность

точек в верхней части рисунка, которая в температурном интервале 0,6-1,2 К хорошо описывается зависимостью « Î4.

Таким образом, в настоящей работе впервые экспериментально обнаружено предсказанное в теории ослабление электрон-фо-

ионного взаимодействия для так называемого "грязного" предела, когда длина свободного пробега электронов оказывается меньше длины волны теплового фонона.

1_Ц-5!?ой_главе изложены результаты изучения влияния сильного электрического поля на магнитополевые и температурные зависимости квантовых поправок к проводимости тонких пленок висмута, связанных со СЛ и ЭЭВ.

При исследовании эффекта электронного перегрева мы обнаружили, что значительное увеличение тока через образец приводит к.заметной трансформации кривых МС. На рис.3 в качестве примера представлены кривые МС (изображенные на рис.3 зависимости -До(Н) отражают вид кривых МС, поскольку для малых поправок справедливо -До = АН/ Н И , Б^- сопротивление квадратного участка пленки, и поэтому допустимо равнозначное использование терминов МС и МП) для пленки В1 на кальците при температуре Т = 4,2 К и различных токах. Видно, что с" ростом тока на кривых ИС появляется максимум, который сдвигается в сторону меньших магнитных полей по мере роста тока, и далее возникает отрицательное МС.

Было установлено, что основной, причиной изменения формы кривых МС является повышение температуры пленки. В результате нагрева происходит уменьшение значений т^ и их приближе-что согласно [1] должно приводить к

ние к значению т,

so'

наблюдаемой трансформации кривых МС.

и,>э

6 40 20 АО

Рис.3. Зависимости Да (Но.) для пленки висмута (L = 74 8} на кальците при 'Г = 4,2 К и различных значениях тока, мкА (эл.поля, В/см): I- 10 (0,17), 2- 600 (II), 3- 1000 (18), 41600 (29), 5 - 2480 (45), 6 -3100 (60). Точечные кривые -экспериментальные зависимости; штрих-пунктирные кривые построены согласно Дог= f(H,D, т , г ) [1); пунктирные кривые -"согласно На? при выполнении условия 1' = const; сплошные кр1шые®°получены из суммы локализационной и кулоновской поправки.

Однако, анализ показал, что полностью изменение формы кривых МС во всем интервале магнитных полей и токов не удается объяснит указанной причиной; согласие с формулами для локали-зационной поправки д- стигается лишь до максимума. Кроме того, получаемые при этом значения т30 систематически растут (почти на порядок величины) с увеличением тока. В то же время, если находить а30 при разных температурах при малом токе, то т80 от температура не зависят, как и должно быть. Расчет маг-нитополевых зависимостей при разных токах при условии сохранения постоянства т30 дает результат, представленный на рис.3 пунктирными линиями. Сильное расхождение между экспериментальными и расчетными кривыми свидетельствует о существовании дополнительной компоненты МС, отрицательной по знаку и возрастающей под влиянием тока.

Оказалось, что точное описание изменения формы кривых МС пленок висмута при сильных токах во всем интервале магнитных полей достигается, если в дополнение к локализационной поправке учесть кулоновскую поправку в диффузионном или куперов-ском канале. Правомерность учета этих поправок в висмуте связана с относительно большим значением g-фaктopa (е = 17 для электронов и 8 = 134 для дырок при НЮ3), и близостью висмута к реализации сверхпроводящего состояния.

Оба варианта учета кулоновской поправки приводят к одинаковому нетривиальному результату: во-первых, константы взаимодействия и являются отрицательными, что отвечает притяжению между электронами; во-вторых: абсолютная величина этих констант взаимодействия растет с электрическим полем.

Полученные результаты потребовали независимого способа проверки сделанного заключения о влиянии энергии электронов в висмуте на характер их взаимодействия. Помимо МС, вклады СЛ И ЭЭВ присутствуют в квантовых поправках к температурной зависимости проводимости. Соответствующая константа взаимодействия Я®, определяющая температурное изменение кулоновской поправки, (диффузионный канал взаимодействия), не тождественна но она также должна быть чувствительна к энергии электронов.

Поставленная задача решалась в три этапа: I). Нахождение зависимости Ба^^Т) - осуществлено, как в гл.IV, на основе анализа изменения вида зависимостей От^Т)

под влиянием электронного перегрева.

2). Разделение вкладов эффектов СЛ и ЭЭВ в суммарную квантовую поправку к температурной зависимости проводимости пленок В1 - реализовано путем сравнения температурного изменения проводимости пленок в отсутствии магнитного поля и в сильном магнитном поле. Другим независимым приемом определения Еида локализационной поправки является ее расчет на основании данных для Бт:^.

3). Выделение влияния повышения температуры электронов на каждую из квантовых поправок - осуществлено с помощью соотношения (I) по известной температурной зависимости Ба^.

На рис.4а,б точками изображены экспериментальные данные для температурных зависимостей локализационной поправки Ао^ (а) и кулоновской поправки До£ (б), полученные при различных токах. Сплошные кривые изображают ожидаемое изменение квантовых поправок под влиянием электронного перегрева. Видно, что в случае локализационной поправки непосредственное влияние электрического поля на До£ не обнаруживается (отклонение экспериментальных точек от расчетных кривых при токах 400 и 500 мкА связано с нарушением условий реализации эффекта электронного перегрева). В случае же кулоновской поправки наблюдается расхождение расчетных и экспериментальных кривых, усиливающееся с ростом тока, что свидетельствует об изменении константы взаимодействия ^ с ростом электрического

Рис.4. Зависимости До£»'Т) (а) и Ао^(Т) (б) для пленки висмута С Т. - 1?г. %) при различных значениях тока, мкА (эл.поля В/см): о ~ 10 (0*,6), Д- 40 (2,4), V-80 (4,8),А-150 (9,0), V- 200 |'Т2,0) ,0- 300 (18,0), О- 400 (24,0),«- 500 (30,0). Пунктирные кривые изображают вид зависимостей До^ для токов 400 и 500 мкА после исключения вклада джоулеза нагрева.

поля. Следовательно, обнаруженный для поведения МС эффект нашел подтверждение и в данном случае. Различие характера изменения ^ и А.® с электрическим полем (Х^ - растет, а А.®-уменьшается) объясняется тем, что они образуются суммированием различных процессов взаимодействия, дающих составляющие с. разными знаками. В частности, в эти константы входит составляющая Л.^, учитывающая механизм межэлектронного взаимодействия, связанный с обменов виртуальными фононами. Предполагается, что именно эта составляющая подвержена влиянию электрического поля в результате доплеровского сдвига частоты виртуальных фононов в условиях дрейфа в электрическом поле.

В заключении изложены основные результаты и выводы работы:

1. Установлено, что время электрон-фононной энергетической релаксации в пленках висмута в типичных случаях описывается законом « Т3. Показано, что такая же функция присутствует в температурной зависимости времени неупругой релаксации электронов, получаемой из эффекта слабой локализации электронов, при выделении вкладов процессов электрон-электронного и электрон-фононного рассеяния. Указанная зависимость идентифицирована как реализация "чистого" предела в ЗБ случае электрон-фононного взаимодействия.

2. Показано, что с уменьшением длины свободного пробега электронов или с понижением температуры в область сверхнизких температур возможно реализовать условия "грязного" предела. Впервые в условиях "грязного" предела обнаружена зависимость вида « Т4, предсказанная в теории электрон-фо-нонных процессов релаксации в неупорядоченных металлах и свидетельствующая об ослаблении электрон-фононного взаимодействия при разупорядочении.

3. Обнаружена заметная трансформация кривых МС тонких пленок висмута под влиянием тока высокой плотности, обусловленная, как установлено, двумя причинами: а) изменением локализаци-онной поправки под влиянием нагрева и сближения значений времен фазовой и спин-орбитальной релаксации и б) появлением вклада кулоновской поправки, увеличивающейся с ростом тока.

■ 5. Изучено поведение квантовых поправок к температурной зависимости проводимости пленок висмута под влиянием тока высо-

кой шютности с целью выяснения вопроса, испытывают ли эф^к-ты слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия влияние сильного электрического поля. Развита новая методика разделения квантовых поправок, связанных с эффектами'слэ*ой локализации электронов и с электрон-электронным взаимодействием. Установлено, что непосредственное влияние электрического поля на локализационную поправку (по крайней мере до Е ~ 20 В/см ) не проявляется; кулоновская поправка в этих условиях демонстрирует чувствительность к электрическому полю.

Список литературы, цитированной в автореферате:

1. B.L.Altshuier, A.G.Aronov, M.E.Gershenzon, and Yu.V.Sharvin, Sov.Scl.Rev.A.,v.9, p.223 (1987).

2. V.A.Shklovskli, J.Low Temp. Phys. 41, 375 (1980). .

3. G.Bergmann et al. Phys.Rev.В. 4i, 7386 (1990).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих аботах:

. E.I.Bukhshtab and V.Yu.Kashlrln. Weak localisation and overheating effects in the conductivity of semimetal thin films. - Progress in High Temperature Superconductivity, (Singapore, World Scientificf32, pp.65 - 71 (1992).

2. В.Ю.Кашишн, Ю.Ф.Комник, Эффекты слабой локализации п взаимодействия электронов в пленках висмута в сильном злектрическом поле. - ФНТ, 19, N2, сс.165 - 175 (1993).

3. В.Ю.Каширин, Ю.Ф.Комник, Электроя-фононное рассеяние в тонких пленках висмута. - ФНТ, 19, N4, сс.410-417 (1993).

4. Yu.P.Komnik and V.Yu.Kashlrln, Quant™ Interference and heatingh effects In Bi thin films. - Proceed, contributed papers International Conf. "Physics In the Ukraine", Kiev, low Temp. Phys., pp.129 -132 (1993).

5. Ю.Ф.Комник, В.Ю.Каширин, Время неупругой релаксации электронов в тонких пленках висмута. - ФНТ, 19, N8, сс.908 - 916 (1993).

6. Ю.Ф.Комник, В.Ю.Каширин, В.й.Белевцев, Е.Ю.Беляев, Бремя неупругой релаксации электронов в неупорядоченных пленках висмута."1рязный" предел. -ФНТ, 20, N2, сс.158-166 (1994).

7. V.Yu.Kashlrln and Yu.F.Komnik, Electron-phonon interaction 1л bismuth thin films. - PhysicaB, 194-196,

pp.1121-1122 (199^)-

8. В.Ю.Каширин, Ю.Ф.Комник, Квантовые поправки к температурной зависимости проводимости плевок висмута в сильном электрическом поле. I. Локализационная поправка. - ФНТ, 20, N11, сс. 1148-1157 (1994).

9. Yu.F.Komnik, V.Yu.Kashlrln, В Л.Belevtsev, E.Yu.Beliaev, Temperature variation of the time of inelastic electron relaxation in disordered bismuth films. - Phys.Rev.B.50, H20, pp.I5298-I5303 (1994).

10.Ю.Ф.Комник, В.Ю.Каширин, Квантовые поправки к температурной зависимости проводимости пленок висмута в сильном электрическом поле. II. Кулоновская поправка. - ФНТ, 20, N12, сс. 1256-1262 (1994).

11.V.Yu.Kashlrln and Yu.P.Komnik, Electron-electron interaction In thin bismuth films. - Phys.Rev.B.50, N23,

pp. 16845-16850 (1994).

( , Kashlrln V.Yu. "Electron relaxation and interaction in

disordered bismuth films".

The thesis lor obtaining the Candidate degree of science, physics and mathematics, speciality 01.1)4.07 - Solid State Physics, B.I.Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering, Kharkov, Ukraine, 1995.

The low temperature effects of quantum interference (weak electron localisation and electron-electron interaction) and electron overheating in thin Bi films ( ~ 100 fi) are studied to derive information about the temperature dependences of the times of the electron-phonon (t J and electron-electron (т ) relaxation and about , the eexectron interaction parametefi. It is found that i « T pfor the objects studied, p being typically equal to ЗТ^тог the first time the dependence i , « T has been observed experimentally in the ultralow tefi^irature region. This corresponds to the "dirty"limit. The quantum correction to the conductivity related tu the electron-electron interaction is found to vary due to the influence of the electric field.

КаширТн В.Ю. "Релаксац1я та взаемод!я електрон1в в невпорядковаиих пл!вках в!смуту".

Дисертац1я на здобуття вченого ступеню кандидата ф1зико-математичних наук за спец1альн!стю 01.04.07 - ф1зика твердого т1ла, Ф1зико-техничний 1нститут низьких температур, Харк1в, 1995.

Досл1даено прояв квантових 1нтерференц1йних ефект!в (слабкоУ локал1зац11 електрон!в та електрон-електродао! взае-модТУ) 1 ефекту електронного перегр!ву в тонких пл1вках в!с-муту (товщиною - ТОО я) при низьких температурах з метою от-римання ведомостей про температурн1 залежност! час!в електрон -фононно! (1 ) i електрон-електронно! (т . ) релаксйц!1, параметр« м1же5$ктронноУ взаемодП. е,а

В^тановлено, що для вивчених об'вкт!в я « Тр з харак-ivohhm значениям р = 3; вперше екснерименталЕйо шявлена за-л-жн^ть 1. Т ь облает! наднизьких температур, 140 ь1дио-(- ».»V "брудйтй" м?ж1. Встановлено, щи кьчнтоьч поправка до .•(¿.•.м|дно>:т1, яка пов'язана я апмкт^.н-^лектрончов ьэармод1вю, и!д ииливом електримн«•!'• • 1»->.чч.

••нкпннй яа выпуск канд. фик.-мат.наук Андриввский В.В.

iiv/uiV". -р • л п-чити « .°s - 1995г. физ. п.л. I Уч. - к--.. «Л ?якя5< N 2V , тираж ТОО экз.

Гот-нфин■!•.ч-тЖи1 НАЛ Украины, ЗТ0Т64, Харьков-Т64, пр. Ленина, 47 16