Thin films of tin dioxide : weak localization and the effects of electron interaction
Couches minces d'oxyde d'étain : la localisation faible et les effets de l'interaction
Résumé
I prove that the theory of quantum corrections to conductivity, associated with weak localization and the effects of electron-electron interaction, provides reasonable description of the charge transport characteristics of SnO2 polycrystalline films on the metallic side of the metal-insulator transition. The experimental data obtained at low temperatures (T = 1.8 - 50 K) in both static and pulsed magnetic fields (up to 52 Tesla) are analyzed both in the frame of weak localization regime and strong localization regime. Parallel to the discussion of charge transport mechanisms in disordered films of SnO2, I present an overview of theoretical approaches developed for the description of these mechanisms. The methods of extraction of quantum corrections to conductivity are critically discussed. Our results suggest that: 1. The principal mechanism of electron dephasing is the electron-electron scattering with small energy transfer. 2. In strong magnetic fields, when B ≫ Btr ≡ ~h/(4eDτ ), the temperature dependence of conductivity is governed by the quantum corrections stemming from the electron-electron interactions (in the range T=2-15 K). For the samples studied: Btr ≈ 0.3 Tesla, kF l ≈ 10.
Je démontre que la théorie des corrections quantiques à la conductivité, issues de la localisation faible et de l'interaction entre les électrons, donne une description raisonnable des caractéristiques de transport de charge dans les couches polycristallines de SnO2 du côté métallique de la transition métal-isolant. Les données expérimentales, obtenues aux basses températures (T = 1.8-50 K) et en champs magnétiques statiques et pulsés (jusqu'à 52 Tesla), sont analysées dans le cadre du régime de localisation faible, ainsi que dans le cadre du régime de forte localisation. Parallèlement à la discussion des mécanismes du transport de charge électrique dans les couches désordonnées de SnO2, je présente l'aperçu des approches théoriques, développées pour la description de ces mécanismes, et leurs limites. Les méthodes pour l'extraction des corrections quantiques à la conductivité, issues de la localisation faible et de l'interaction électron-électron, sont critiquement considérées. Nos résultats supposent que : 1. le mécanisme principal du déphasage des électrons est la dispersion électron-électron avec un petit transfert d'énergie ; 2. aux champs magnétiques forts, quand B ≫ Btr ≡ ~h/(4eDτ), la dépendance de la conductivité en fonction de la température est gouvernée par les corrections quantiques issues de l'interaction entre les électrons (dans la gamme T = 2 − 15 K). Pour les échantillons étudiés : Btr ≈ 0.3 Tesla, kF l ≈ 10.