Універсальний характер тунельної провідности гетероструктур метал–ізолятор–метал з нанорозмірними оксидними прошарками
М. А. Бєлоголовський$^{1}$, І. В. Бойло$^{1}$, В. Є. Шатерник$^{2}$
$^1$Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України, вул. Р. Люксембург, 72, 83114 Донецьк, Україна
$^2$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримана: 22.02.2011. Завантажити: PDF
Обговорено два універсальних ефекти в тунельних характеристиках шаруватих структур метал—ізолятор—метал, у яких діелектричний бар’єр сформований нанорозмірною розупорядкованою плівкою оксиду: (1) універсальний розподіл прозоростей такого шару, що не залежить від конкретних мікроскопічних характеристик, і (2) зміна диференційної провідности таких гетероструктур з напругою за степеневим законом з показником степеня, близьким до 1,33. Наведено експериментальні результати для надпровідних три- і чотирошарових структур з неоднорідними тунельними бар’єрами, що підтверджують існування універсального розподілу їх прозоростей, а також його просту теоретичну інтерпретацію, засновану на гіпотезі про рівнорозподіл добутку висоти бар’єру на шлях, який електрон проходить всередині нього. Показано, що з ростом товщини дефектного шару ізолятора домінантним механізмом провідности стає непружнє тунелювання з емісією бозонних збуджень, в результаті чого залежність диференційної провідности від напруги набуває степеневого характеру з показником степеня, який характеризує число локалізованих всередині бар’єру станів, залучених до процесу переносу заряду крізь нього. Показано, що для матеріялів з фононною густиною станів, що слабко залежить від енергії, показник степеня 1,33 відповідає стрибковій тунельній провідності з участю двох дефектних станів. Детально обговорено відповідні експериментальні дані для розупорядкованих діелектричних шарів на поверхні манганітів.
Ключові слова: тунельна провідність, шаруваті системи метал—ізолятор—метал, нанорозмірні діелектричні шари, дефектна структура, універсальність.
PACS: 73.23.-b, 73.40.Gk, 73.40.Rw, 74.50.+r, 74.78.Na, 75.47.Lx, 85.25.Am
Citation: M. A. Belogolovskii, I. V. Boilo, and V. E. Shaternik, Universal Character of Tunnelling Conductance of Metal–Insulator–Metal Heterostructures with Nanosize Oxide Interlayers, Usp. Fiz. Met., 12, No. 2: 157—181 (2011) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.12.02.157