Впервые экспериментально и теоретически показано, что в баллистических наноконтактах металлов время энергетической релаксации электронов пропорционально приложенной разности потенциалов, если их избыточная энергия превышает характерные энергии фононов и магнонов. При изучении перехода от баллистического режима транспорта электронов к диффузному в наноконтактах Ni определена важная характеристика - значение произведения удельного сопротивления на длину свободного пробега электронов.

Лаборатория физики и химии поверхности и лаборатория нелинейной оптики КФТИ КазНЦ РАН.
Руководитель: д.ф.-м.н., зав. лаб. Бухараев А.А.
Исполнители: Гатиятов Р.Г., Лисин В.Н.

Экспериментально, по особенностям вольтамперных характеристик, зарегистрирован магнитный фазовый переход в приконтактной области наноконтактов Ni различного размера. Качественное и количественное согласие с экспериментом достигается при условии, что в баллистических наноконтактах не только энергия, но и время энергетической релаксации электрона зависят от приложенной разности потенциалов, если избыточная энергия электронов превышает характерные энергии фононов и магнонов. Зарегистрирован переход от баллистического режима транспорта электронов к диффузному при увеличении размеров наноконтактов Ni. Определён важный параметр, характеризующий электронные свойства массивного образца: произведение удельного сопротивления на длину свободного пробега электронов, которое позволяет оценить длины свободного пробега при рассеянии электронов на примесях, фононах и магнонах при различных температурах. Продемонстрирована важность учёта уменьшения транспортной длины свободного пробега электронов, вследствие нагрева приконтактной области протекающим током, при определении режима электронного транспорта.

Рис. 1. Переход от баллистического режима транспорта электронов к диффузному при увеличении размеров наноконтактов Ni в интервале от 1.5 до 12 нм. Теоретически и экспериментально показано, что величина напряжения смещения (Uc), необходимая для джоулева нагрева приконтактной области до критической температуры, не зависит от размера контакта только в диффузном режиме. Для баллистических контактов Uc увеличивается с уменьшением размера наноконтакта.

П. 6. Актуальные проблемы физики конденсированных сред, в том числе квантовой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спинтроники, сверхпроводимости.

Публикации:

1. Gatiyatov R.G., Lisin V.N., Bukharaev A.A.: Current-induced phase transition in ballistic Ni nanocontacts. Appl. Phys. Lett. 96, 093108(1-3) (2010)
2. Гатиятов Р.Г., Лисин В.Н., Бухараев А.А.: Баллистический и диффузный режимы транспорта электронов в наноконтактах магнeтиков. Письма в ЖЭТФ 91, вып. 8, 461-463 (2010)
3. Гатиятов Р.Г., Лисин В.Н., Бухараев А.А.: Исследование нелинейной проводимости наноконтактов Ni и Cu при комнатной температуре. Тр. XIV Междунар. симп. «Нанофизика и наноэлектроника». Нижний Новгород, 15-19 марта 2010, т. 1, с. 152-153. Нижний Новгород 2010.
4. Бухараев А.А.. Гатиятов Р.Г., Лисин В.Н.: Баллистический и диффузный режимы транспорта электронов в наноконтактах никеля. Тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Нанотехнологии-2010». Дивноморское, 19-24 сентября 2010, ч. 2, с. 58-59. Таганрог 2010.
5. Gatiyatov R., Lisin V.N., Bukharaev A.A.: Ballistic and diffuse electron transport in nanocontacts of magnetics. Abstr. Int. Conf. «Nanoscale Magnetism» (ICNM-2010). Gebze, September 28-October 2, 2010, р. 230. Gebze 2010.