Интерференционные эффекты

Взаимодействие электронных волн в наноэлементах как между собой, так и с неоднородностями в них может сопровождаться интерференцией, аналогичной той, которая наблюдается для световых волн. Отличительная особенность такой интерференции от световой состоит в том, что в виду наличия у электронов заряда имеется дополнительная возможность управлять ими с помощью локального электростатического или электромагнитного поля и таким образом влиять на распространение электронных волн.

Одним из важных примеров интеренференционного эффекта в наноструктурах является магнитный эффект Ааронова-Бома. Схема эксперимента по наблюдению этого эффекта выполнена в соответствии с рисунком 6.4.

Пучок электронов, испускаемый из источника, в плоскости «а» расщепляется таким образом, чтобы он огибал магнитный поток с двух сторон. В плоскости «б» параллельные электронные пучки сливаются, и электронные волны интерферируют друг с другом. Относительная фаза электронов в двух пучках определяется магнитным потоком Ф, проходящим между двумя путями движения электронов. При изменении Ф будет меняться интерференционная картина, а следовательно, электронный ток и проводимость структуры.

Рисунок 6.4 – Схема эксперимента по наблюдению магнитного эффекта

Ааронова-Бома

При этом коэффициент прохождения D составит величину

. (6.5)

Тем самым электронный ток и проводимость структуры должны периодически осциллировать при изменении магнитного потока Ф.

Впервые эффект Ааронова-Бома наблюдался в цепи, состоящей из тонкого металлического золотого кольца с диаметром меньше одного микрона с двумя токоподводами. Размах осцилляций в такой конструкции не превышал 0,15 % от среднего значения сопротивления. В полупроводниковых интерферометрах на основе двумерного электронного газа размах осциляции составляет до 35 %.