Electron-electron scattering and conductance of long many-mode channels

Nagaev, K. É.

doi:10.1016/j.physe.2018.03.004

Cited by 3 publications

(2 citation statements)

References 17 publications

(22 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Поскольку в пространственно-неоднородной системе чётные и нечётные гармоники функции распределения перемешиваются между собой благодаря дрейфовому члену в кинетическом уравнении, характерная длина релаксации из-за их перемешивания оказывается пропорциональна (τ s τ a ) 1/2 . Поэтому в итоге относительная поправка к проводимости имеет вид δG/G 0 ≈ -0.1(τ s /τ a ) 1/2 , то есть пропорциональна температуре [4]. Измерения температурной зависимости этой поправки к проводимости позволили бы проверить теорию электрон-электронного рассеяния в двумерных системах.…”

unclassified

Электрон-Электронное Рассеяние И Проводимость Длинных Многомодовых Каналов / Нагаев К.Э.

2019

Тезисы Докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «полупроводники-2019»

View full text Add to dashboard Cite

Хотя электрон-электронное рассеяние не даёт непосредственного вклада в электрическое сопротивление в отсутствие процессов переброса, оно влияет на ток в проводниках малого размера. В частности, оно приводит к минимуму в температурной зависимости сопротивления провода с диффузным рассеянием на границах благодаря электронным аналогам эффектов Кнудсена и Пуазеля [1]. Последний из них представляет собой уменьшение сопротивления с увеличением температуры вследствие уменьшения вязкости электронной жидкости и известно также как эффект Гуржи [2]. В этом случае электрон-электронное рассеяние играет роль смазки для шероховатых границ провода. Избыточный импульс электронов может поглощаться не только явно на шероховатых границах проводника, но и неявно в электронных резервуарах (электродах) на его концах. Таким образом, в случае его конечных размеров электрон-электронное рассеяние может давать вклад в сопротивление даже для зеркального отражения от границ. Отрицательной поправке к проводимости создаётся таким парными столкновениями, которые изменяют число электронов, двигающихся вправо или влево. Если длина проводника мала, функция распределения электронов практически постоянна внутри него, и поправка к току пропорциональна этой длине и скорости релаксации антисимметричной по импульсам части функции распределения. Однако если длина проводника много больше характерной длины электрон-электронного рассеяния, то в его средней части электроны имеют квазиравновесное фермиевское распределение со смещённым центром масс, которое обеспечивает сохранение тока. Такое распределение тождественно обращает в ноль интеграл столкновений, и поэтому на сопротивление проводника влияют только столкновения электронов вблизи его концов. В результате поправка к току достигает насыщения в пределе большой длины проводника и оказывается пропорциональна произведению антисимметричной скорости релаксации и характерной длины релаксации распределения электронов В случае трёхмерного канала как симметричная, так и антисимметричная часть распределения релаксируют с одной и той же скоростью, в то время как характерная длина релаксации обратно пропорциональна ей. Поэтому с увеличением длины поправка к проводимости стремится к предельному значению δG/G0 ≈ -0.07, которое не зависит ни от параметра электрон-электронного рассеяния, ни от температуры. Для двумерного проводника релаксация симметричной и антисимметричной части распределения электронов описываются двумя разными скоростями τs -1 и τa -1, первая из которых пропорциональна квадрату температуры, а вторая — её четвёртой степени [3]. Поскольку в пространственно-неоднородной системе чётные и нечётные гармоники функции распределения перемешиваются между собой благодаря дрейфовому члену в кинетическом уравнении, характерная длина релаксации из-за их перемешивания оказывается пропорциональна (τsτa) 1/2. Поэтому в итоге относительная поправка к проводимости имеет вид δG/G0 ≈ -0.1(τs/τa) 1/2, то есть пропорциональна температуре [4]. Измерения температурной зависимости этой поправки к проводимости позволили бы проверить теорию электрон-электронного рассеяния в двумерных системах.

show abstract

unclassified

Электрон-Электронное Рассеяние И Проводимость Длинных Многомодовых Каналов / Нагаев К.Э.

2019

Тезисы Докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «полупроводники-2019»

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Pair e-e collisions are allowed only in inhomogeneous 1D wires 7 , which is in stark contrast to multimode wires 8 and constrictions 9 . In the limit of infinite fully equilibrated ballistic wire the e-e collisions result in a finite negative correction to conductance, depending on T and dimensionality of the wire's cross-section 10,11 .…”

mentioning

confidence: 99%

Spin-orbit coupling and resonances in the conductance of quantum wires

Khrapai

Nagaev

2018

Phys. Rev. B

View full text Add to dashboard Cite

We investigate a possibility of pair electron-electron (e-e) collisions in a ballistic wire with spinorbit coupling and only one populated mode. Unlike in a spin-degenerate system, a combination of spin-splitting in momentum space with a momentum-dependent spin-precession opens up a finite phase space for pair e-e collisions around three distinct positions of the wire's chemical potential. For a short wire, we calculate corresponding resonant contributions to the conductance, which have different power-law temperature dependencies, and, in some cases, vanish if the wire's transverse confinement potential is symmetric. Our results may explain the recently observed feature at the lower conductance plateau in InAs wires.

show abstract

Collision-dominated conductance in clean two-dimensional metals

2018

View full text Add to dashboard Cite

We study the temperature-dependent corrections to the conductance due to electron-electron (ee) interactions in clean two-dimensional conductors, such as lightly doped graphene or other Dirac matter. We use semiclassical Boltzmann kinetic theory to solve the problem of collision-dominated transport between reflection-free contacts. Time-reversal symmetry and the kinematic constraints of scattering in two dimensions (2D) ensure that inversion-odd and inversion-even distortions of the quasiparticle distribution relax with parametrically different rates at low temperature. This entails the surprising result that at lowest temperatures the conductance of very long samples tends to the noninteracting, ballistic conductance, despite the relaxation of the quasiparticle distribution to a drifting equilibrium. The relative correction to the conductance depends on the ratio of relaxation rates of even and odd modes and scales as δG/G ballistic ∼ (T /εF ) log ε F T , in stark contrast to the behavior in other dimensionalities. This holds generally in 2D systems with simply connected and convex but otherwise arbitrary Fermi surfaces, as long as e-e scattering processes are dominant and umklapp scattering is negligible. These results are especially relevant to the bulk of wide and long suspended high-mobility graphene sheets.

show abstract

Electron-electron scattering and conductance of long many-mode channels

Cited by 3 publications

References 17 publications

Электрон-Электронное Рассеяние И Проводимость Длинных Многомодовых Каналов / Нагаев К.Э.

Электрон-Электронное Рассеяние И Проводимость Длинных Многомодовых Каналов / Нагаев К.Э.

Spin-orbit coupling and resonances in the conductance of quantum wires

Collision-dominated conductance in clean two-dimensional metals

Contact Info

Product

Resources

About