Двумерные системы в жидком гелии

-поляризуемость атома;

-эффективный объем на один атом гелия

;

-межатомное расстояние;

;

радиус затвердевания

R >> α
α0 = 5·10-25 см3
υ4 ≈ α3
α ≈ 3,5 Å

R+ ≈ 6-7 Å
Радиус атома He ≈ 1,05 Å

M+ ≈ (60-80) m4

Модель Аткинса – модель твердого шарика с большой эффективной массой

-В моделе Аткинса

M+ ≈ (45±2) m4

Экспериментально:

При T ≈ 1 К

Электронные – над поверхностью жидкого гелия

Отрицательные ионы в жидком гелии

n -плотность гелия ≈ 2·1022 см-3

f0- эффективная длина рассеяния e- на атоме He

m- масса электрона

V0 ≈ 1 эВ Энергия внедрения e- в жидкий He

f0 ≈ 0,62 Å

e

Ионные поверхностные состояния

w << V0

-полная энергия аниона

α - коэффициент поверхностного натяжения на свободной поверхности He ≈ 0,36·10-7 Дж/см-2

R - ≈ 18 Å

→

≈ 0,1 эВ

R->>R+

Поляризационные силы очень малы при формировании анионов

Масса аниона – присоединенная масса

Экспериментальное значение

ρ плотность жидкого гелия = 0,13 г/см3 (T = 4,2 К)

R- = (17,4 ±0,2) Å

z>0

e

Частота ионных колебаний относительно плоскости z = z0

Мi – эффективная масса катиона или аниона

Критерий двумерности системы:

;

z

z>0

z<0

E

∆E ≈ 6 K

Расположение поверхностных электронных уровней (Ридберговских уровней) вблизи поверхности гелия

z

0

●

ns ≈ 105-109 см-2

rs ≈ 3·10-3-3·10-5 см

Частоты переходов c уровней l = 1 в возбужденные l = 2 и l = 3

Эсперимент

Электронные переходы между поверхностными электронами f = 220 ГГц

z

z>0

z<0

E

δ << 1 – n1/ns → 1

В случае квазисвободных электронов (слабо взаимодействуют с поверхностью жидкого He)

В случае поверхностных электронов

m* - эффективная масса поверхностных ионов.
m*= m||cos2(θ)+ m┴sin2(θ)

При определенном rs

Локализация электронов – уменьшение потенциальной энергии

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Структура вигнеровского кристалла

http://www.phy.syr.edu/~mjeng/