ИСТИНА

Проект посвящен изучению корреляционных функций высших порядков и спектральной плотности флуктуаций туннельного тока в структурах нанометровых размеров, обусловленных межчастичным взаимодействием. С уменьшением размеров системы электрон-фононное взаимодействие и кулоновские корреляции локализованных электронов сильно влияют на поведение корреляционных функций туннельного тока высших порядков. Кроме того, в системах сверхмалых размеров определяющую роль в формировании спектральных и шумовых характеристик туннельного тока могут играть отдельные локализованные состояния. В рамках проекта будет исследована зависимость флуктуаций туннельного тока от величины межчастичного взаимодействия в широком диапазоне изменения напряжения на контакте. В области низких частот будут выявлены условия, при которых вклад в туннельный ток от шума со спектром 1/f^alpha преобладает над вкладом от дробового шума. Будут проанализированы условия при которых возможно подавление амплитуды низкочастотного шума со спектром 1/f^alpha за счет изменения заряда взаимодействующих локализованных состояний, находящихся в области контакта. Кроме того, планируется исследовать возможности подавления дробового шума за счет изменения скоростей туннельных переходов между локализованными состояниями и берегами контакта. Будут изучены различные режимы релаксации отдельных зарядовых состояний в связанных квантовых точках, и возможность возникновения мультистабильности за счет кулоновского взаимодействия. Будет исследовано влияние флуктуаций туннельного тока на переключение между различными режимами релаксации зарядовой плотности.

Предложена теоретическая модель, которая позволяет описать нестационарный электронный транспорт через многоуровневую промежуточную систему нанометровых размеров, расположенную между двумя резервуарами с состояниями непрерывного спектра. В модели точно учтены кулоновские корреляции локализованных электронов во всех порядках по величине кулоновского взаимодействия и корреляции высших порядков по взаимодействию локализованных электронов с электронами проводимости в состояниях непрерывного спектра. С помощью предложенной модели выявлены различные режимы релаксации локализованной в квантовых точках электронной плотности, и найдены зависимости скоростей релаксации от параметров системы; обнаружен эффект динамического захвата заряда в системе связанных квантовых точек, взаимодействующих с термостатом, который является прямым следствием наличия в системе кулоновского взаимодействия. Показано, что существует особый режим релаксации заряда с резким уменьшением амплитуды и последующим почти полным ее восстановлением. Показано, что именно кулоновские корреляции локализованных электронов приводят к появлению резкого глубокого провала с последующим восстановлением амплитуды чисел заполнения. Исследованы особенности релаксации заряда из синглетного состояния в связанных квантовых точках, взаимодействующих с состояниями непрерывного спектра, при наличии кулоновского взаимодействия между локализованными электронами как в каждой из точек, так и между квантовыми точками. Показано, что амплитуда кулоновских корреляций локализованных в кулоновские корреляции между локализованными электронами в разных квантовых точках сильнее влияют на процесс релаксации заряда, чем кулоновские корреляции электронов, локализованных в одной точке. Обнаружено, что наличие кулоновских корреляций приводит к появлению в системе многократно повторяющихся временных интервалов, в которых происходит образование динамической инверсной заселенности, то есть в определенные промежутки времени верхний уровень энергии заполнен сильнее, чем нижний уровень энергии. Исследована роль корреляций, обусловленных электрон-фононным взаимодействием, при релаксации заряда в системе связанных квантовых точек, взаимодействующих с состояниями непрерывного спектра резервуара. Показано, что учет электрон-фононного взаимодействия приводит к увеличению скорости релаксации локализованного заряда и к возникновению в процессе релаксации осцилляции во временной эволюции электронных чисел заполнения, связанных с наличием процессов поглощения и испускания фононов при перераспределении заряда между уровнями энергии в квантовых точках. Методом сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии проведены измерения спектральной плотности туннельного тока в широком диапазоне напряжений на поверхностях полупроводников Si(110) и Si(111). Измерения показали, что амплитуда спектральной плотности туннельного тока не зависит от значения туннельного тока, задаваемого при проведении измерений, а определяются величиной напряжения, приложенного к туннельному контакту.