Влияние электрического поля на квантовые поправки к электропроводности углеродных материалов

Abstract

Проведены экспериментальные исследования влияния электрического поля на квантовые поправки к классической электропроводности Друде для металлоуглеродных образцов путем измерения нелинейности вольт-амперных характеристик. Для повышения чувствительности и уменьшения вклада разогрева образца измерения проводились на переменном токе методом генерации комбинационных частот в нелинейных системах. Электропроводность исследованного образца соответствует переходу металл – диэлектрик, а на кривой температурной зависимости сопротивления R(T) на постоянном токе имеется выраженный минимум в температурной области проявления квантовых поправок. Отсутствие такого же изгиба на температурной зависимости выходного сигнала на комбинированной частоте позволяет исключить разогрев образца в качестве причины нелинейности вольт-амперных характеристик. Показано, что нелинейность обусловлена влиянием электрического поля на эффекты слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия. Сделано предположение, что основным механизмом влияния электрического поля является повышение температуры электронной системы относительно кристаллической решетки, что согласно теории модифицирует вклады в электропроводность одновременно обоих типов квантовых поправок, разделение вкладов которых возможно при приложении внешнего магнитного поля. = The electric field influence on quantum corrections to the classical Drude theory for metal-carbon samples has been estimated by means of experimental investigations of nonlinearities of the current-voltage characteristics. In order to increase the measurement sensitivity and to eliminate sample heating, the measurements were performed in ac-regime by a method of the combinatoric frequency generation in nonlinear systems. The conductivity of the sample represented corresponds to the metal – insulator transition; the dc-resistivity to temperature R(T) curve exhibits a pronounced minimum in the temperature range, where the quantum corrections take place. The absence of the corresponding bending for the temperature dependence of the output signal on the combination frequency enables one to exclude sample heating as a reason for the nonlinearity. It was shown that the nonlinearity is caused by the electric field influence on both the weak localization and electron-electron interaction effects. It was suggested that the main mechanism of the electric field effect is the electronic system overheating relative to the crystal temperature that, according to the theory, modifies contributions to the electric conductivity for both types of quantum corrections. Application of an external magnetic field might by of use for separation of these contributions.