Quantum oscillations induced by heating electrons on Rydberg states at the surface of superfluid 4He
DOI (Low Temperature Physics):
https://doi.org/10.1063/10.0042664Ключові слова:
electron gas, magneto-oscillations, nonequilibrium phenomena, ripplons, dispersion, intersubband scatteringАнотація
Релаксацію збуджених рідбергівських станів гарячих поверхневих електронів на надплинному 4He теоретично досліджено з використанням різних моделей для ріплонного спектра у короткохвильовому діапазоні, що обговорюються в літературі. Окрім магнітоколивань, спричинених вирівнюванням «схоинок» рівнів Ландау різних поверхневих підзон, виявлено можливість появи нових осциляцій для ріплонного спектра з ротонним порогом або з будь-яким іншим верхнім обмеженням. Різкі зміни швидкості релаксації відбуваються, коли повна енергія збудження електронів, включаючи рідбергівські стани та рівні Ландау, перевищує подвоєну порогову енергію. Амплітуда цих осциляцій зростає зі збільшенням температури електронів. Унаслідок заповненість першого збудженого рідбергівського стану стає виразною періодичною функцією з трьома різними періодами різких змін. Цей ефект може бути використаний для експериментальної перевірки теоретичних моделей, що описують ріплонний спектр при q ≳ 1 Å–1.
Посилання
1. K. R. Atkins, Can. J. Phys. 31, 1165 (1953). https://doi.org/10.1139/p53-101
2. P. Roche, G. Deville, N. J. Appleyard, and F. I. B. Williams, J. Low Temp. Phys. 106, 565 (1997). https://doi.org/10.1007/BF02395922
3. R. Mehrotra, C. J. Guo, Y. Z. Ruan, D. B. Must, and A. J. Dahm, Phys. Rev. B 29, 5239 (1984). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.29.5239
4. Yu. P. Monarkha and K. Kono, Two-Dimensional Coulomb Liquids and Solids (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2004).
5. D. O. Edwards and W. F. Saam, in: Progress in Low Temperature Physics, edited by D. F. Brewer (North-Holland, Amsterdam, 1978), Vol. VII a, p. 283. ISBN: 0-444-85177-1.
6. D. O. Edwards, J. R. Eckardt, and F. M. Gasparini, Phys. Rev. A 9, 2070 (1974). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.9.2070
7. H. J. Lauter, H. Godfrin, V. L. P. Frank, and P. Leiderer, Phys. Rev. Lett. 68, 2484 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.68.2484
8. L. Pitaevskii and S. Stringari, Phys. Rev. B 45, 13133 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.13133
9. A. Lastri, F. Dalfovo, L. Pitaevskii, and S. Stringari, J. Low Temp. Phys. 98, 227 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00753615
10. I. N. Adamenko, K. E. Nemchenko, and I. V. Tanatarov, J. Phys. Conf. Series 150, 032107 (2009). https://doi.org/10.1088/1742-6596/150/3/032107
11. I. V. Tanatarov, I. N. Adamenko, K. E. Nemchenko, and A. F. G. Wyatt, Low Temp. Phys. 36, 582 (2010) [Fiz. Nizk. Temp. 36, 731 (2010)]. https://doi.org/10.1063/1.3479212
12. Two-Dimensional Electron Systems on Helium and Other Cryogenic Substrates, edited by E. Y. Andrei (Kluwer Academics, Dordrecht, 1997).
13. Yu. P. Monarkha, Sov. J. Low Temp. Phys. 4, 515 (1978) [Fiz. Nizk. Temp. 4, 1093 (1978)]. https://doi.org/10.1063/10.0029740
14. Yu. M. Vil’k and Yu. P. Monarkha, Sov. J. Low Temp. Phys. 15, 131 (1989) [Fiz. Nizk. Temp. 15, 235 (1989)]. https://doi.org/10.1063/10.0032129
15. Yu. P. Monarkha, S. S. Sokolov, A. V. Smorodin, and N. Studart, Low Temp. Phys. 36, 565 (2010) [Fiz. Nizk. Temp. 36, 711 (2010)]. https://doi.org/10.1063/1.3479190
16. A. O. Badrutdinov, L. V. Abdurakhimov, and D. Konstantinov, Phys. Rev. B 90, 075305 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.075305
17. A. Chepelianskii, M. Watanabe, and K. Kono, J. Low Temp. Phys. 195, 307 (2019). https://doi.org/10.1007/s10909-019-02168-9
18. Yu. P. Monarkha, Low Temp. Phys. 51, 1148 (2025) [Fiz. Nyzk. Temp. 51, 1272 (2025)]. https://doi.org/10.1063/10.0039203
19. I. A. Dmitriev, A. D. Mirlin, D. G. Polyakov, and M. A. Zudov, Rev. Mod. Phys. 84, 1709 (2012). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.84.1709
20. D. Konstantinov and K. Kono, Phys. Rev. Lett. 103, 266808 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.266808
21. D. Konstantinov and K. Kono, Phys. Rev. Lett. 105, 226801 (2010). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.226801
22. Yu. P. Monarkha, Low Temp. Phys. 37, 655 (2011) [Fiz. Nizk. Temp. 37, 829 (2011)]. https://doi.org/10.1063/1.3652923
23. Yu. Monarkha and D. Konstantinov, J. Low Temp. Phys. 197, 208 (2019). https://doi.org/10.1007/s10909-019-02210-w
24. M. E. Raikh and T. V. Shahbazyan, Phys. Rev. B 49, 5531 (1994). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.49.5531
25. Yu. P. Monarkha, E. Teske, and P. Wyder, Phys. Rep. 370, 1 (2002). https://doi.org/10.1016/S0370-1573(02)00136-9
26. E. Kawakami, A. Elarabi, and D. Konstantinov, Phys. Rev. Lett. 126, 106802 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.106802
27. Yu. P. Monarkha, Low Temp. Phys. 38, 451 (2012) [Fiz. Nizk. Temp. 38, 579 (2012)]. https://doi.org/10.1063/1.4723658
28. T. Ando and Y. Uemura, J. Phys. Soc. Jpn. 36, 959 (1974).
29. C. L. Zipfel, T. R. Brown, and C. C. Grimes, Phys. Rev. Lett. 37, 1760 (1976). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.37.1760
30. D. Konstantinov, Yu. Monarkha, and K. Kono, Phys. Rev. Lett. 111, 266802 (2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.266802
31. H. R. Glyde, Rep. Prog. Phys. 81, 014501 (2018). https://doi.org/10.1088/1361-6633/aa7f90
32. Yu. P. Monarkha, Low. Temp. Phys. 47, 269 (2021) [Fiz. Nizk. Temp. 47, 295 (2021)]. https://doi.org/10.1063/10.0003737
33. E. Kawakami, A. Elarabi, and D. Konstantinov, Phys. Rev. Lett. 123, 086801 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.086801
