Циклотронний резонанс (стр. 2 из 2)
Мал.3. Залежність поверхневого опору (речовій частині поверхневого імпедансу) для вільного електронного газу в металі при частоті високочастотного поля w від індукції B (верхня крива)
По осі абсцис отложна нормована величина B/Bc, де
Bc=индукцияwme—,
для якої w і циклотронна частота співпадають. Ця крива може бути розрахована по формулі моделі Азбеля-Канера.
Азбель і Канер встановили, що залежність комплексного поверхневого імпедансу від магнітної індукції визначається виразом
Z(B)=Z[1–exp(–2p/wtm)exp(–2piwcw)]1/3,
де магнітна індукція входить у величину wc. Осцилююча поведінка речової частини цього імпедансу (поверхневого опору) показана на рис.3. Там же показаний хід похідної (dRdB) – величини, яку можна вимірювати безпосередньо в експерименті.
Мал.4. Результати експериментального спостереження резонансу Азбеля-Канера в кристалі чистої міді при двох температурах
Крива для вищої температури згладжена із-за збільшеного теплового розсіяння рухомих по циклотронній орбіт електронів. Поверхнею кристала є площина (110), магнітне поле, направлене уподовж [100], лежить в цій площині. Спостерігається резонанс для електронів, рухомих по екстремальній «поясній орбіті», що охоплює основний об'єм поверхні Фермі.(див. Мал.5).
На Мал.4. приведені для прикладу результати експериментального спостереження резонансу Азбеля-Канера на дуже чистому зразку міді при низьких температурах. Відмінність два кривих показує, як важливо, щоб розсіяння електронів було зведене до мінімуму. Криву, зняту при 4,2К, можна безпосередньо порівняти з прогнозами теорії Азбеля-Канера і визначити з неї розмір орбіти для електронів з енергією Фермі в міді. Для такої орієнтації полів, при якій були отримані дані на рис.3, важлива електронна «поясна» орбіта (bellyorbit), коли електрони рухаються в до - просторі майже по круговій траєкторії навколо основного обхвату поверхні Фермі, показаної на мал.4.
Мал.4. Поверхня Фермі для міді.
Поверхня Фермі в цьому металі формується електронами, розташованими в заповненій наполовину 4s-зоне.
Поясна орбіта є екстремальною; Вона максимізувала циклотронний період; так само «шеечная орбіта» навколо шийки, показаної біля кордону зони на рис.4. і рис.5., екстремальна в тому сенсі, що вона мінімізує циклотронний період в порівнянні з сусідніми орбітами.
Мал.5. Частина ферми - поверхні міді, показана в представленні зон, що повторюються.
Для енергетичних перебувань на межі зони ефективна маса позитивна у напрямі kb і kc, але негативна в напрямі, перпендикулярному площині зонної межі. Частина ферми - поверхні, що має форму такого типу, відома в літературі під назвою «шийки». У магнітному полі електрон можна змусити процесувати навколо такої «шеечной орбіти» постійної енергії.
Особлива важливість екстремальних орбіт пов'язана з тим, що електрони, що процесують по орбітах, лежачих на несферичній поверхні Фермі, володіють в даному магнітному полі безліччю періодів. Проте внески електронів з не екстремальних орбіт взаємно компенсуються із-за відмінності фаз. Основний внесок дає екстремальна область, в якій перша похідна періоду після компоненту до, направленою уздовж магнітного поля, звертається в нуль. Ця область відповідальна за значний сигнал, що знаходиться у фазі.
Висновок
У об'ємі даного реферату розглянуті лише основні положення пов'язані з явищами циклотронної частоти і циклотронного резонансу, що використовуються при дослідженні твердого тіла. Реферат не ставить своєю за мету широко розкрити дану тему, а тільки дає найзагальніше уявлення про дане питання.
Список літератури
1. Ч. Киттель. Введення у фізику твердого тіла. «Наука» 1978 р.
2. Ч. Киттель. Квантова теорія твердих тіл. «Наука» 1967 р.
3. Дж. Блейкмор. Фізика твердого тіла. «Мир» 1988 р.
4. Дж. Займан. Принципи теорії твердого тіла. «Мир» 1966 р.