Физика Низких Температур: Том 46, Выпуск 10 (Октябрь 2020), c. 1161-1170    ( к оглавлению , назад )

Плавление двумерных электронных кластеров различной формы

В. Е. Сивоконь

Физико-технический институт низких температур им. Б. И. Веркина Национальной академии наук Украины Харьков, 61103, Украина
E-mail: sivokon@ilt.kharkov.ua

Статья поступила в редакцию 12 мая 2020 г., опубликована онлайн 21 августа 2020 г.

Анотация

Методом молекулярной динамики исследовано плавление двумерных кластеров, которые могут быть созданы в электронных системах над поверхностью сверхтекучего гелия при использовании прижимающих электродов треугольной, квадратной, шестиугольной и круглой формы. Исследованы кластеры с фиксированной поверхностной плотностью 108 см–2, но различным числом частиц (от 3 до 406). Показано, что в бездефектных кластерах переход в неупорядоченное состояние происходит резко и температуру плавления Тmelt легко определить. Зависимость Тmelt от размера кластера наблюдается для кластеров с числом частиц N < 400. В квадратных кластерах с N < 50 упорядочение частиц навязывается граничными условиями, а при N > 100 наблюдается треугольная решетка с дефектами вблизи границы. В круглых кластерах электроны начинают легко перемещаться в угловом направлении уже при довольно низких температурах, но температура «радиального плавления» согласуется с температурой плавления малых квадратных кластеров. При наличии дефектов переход в неупорядоченное состояние начинается с области дефекта и постепенно распространяется на весь кластер. Четкого определения температуры плавления в этой картине нет.

Анотація

Методом молекулярної динаміки досліджено плавлення двовимірних кластерів, що можуть бути створені в електронних системах над поверхнею надплинного гелію з використанням утримуючих електродів трикутної, квадратної, шестикутної та круглої форм. Досліджено кластери з фіксованою поверхневою густиною 108 см–2, але різною кількістю частинок (від 3 до 406). Показано, що в бездефектних кластерах перехід до неупорядкованого стану відбувається різко і температуру плавлення Тmelt легко визначити. Залежність Тmelt від розміру кластера спостерігається для кластерів з числом частинок N < 400. У квадратних кластерах з N < 50 упорядкування частинок накладається граничними умовами, а при N > 100 спостерігається трикутна гратка з дефектами поблизу границі. В круглих кластерах електрони починають легко пересуватись в кутовому напрямку вже при досить низьких температурах, але температура «радіального» плавлення узгоджується з температурою плавлення малих квадратних кластерів. За наявністю дефектів перехід у неупорядкований стан починається з області дефекту і поступово поширюється на весь кластер. Чіткого визначення температури плавлення у цій картині немає.

Ключевые слова: кластер, вигнеровский кристалл, плавление, молекулярная динамика.