Azbel-Kaner ciklotron rezonancia

Az Azbel-Kaner ciklotronrezonancia (CR) [1] egy fémben lévő nagyfrekvenciás elektromágneses mező energiájának rezonancia-abszorpciója olyan frekvenciákon , amelyek többszörösei egy mágneses térben lévő elektron frekvenciájának az elektronok többszörös szinkron gyorsulása miatt. az orbita bőrrétegben elhelyezkedő szegmensében [2] . Elméletileg M. Ya. Azbel és E. A. Kaner jósolta meg 1956-ban [3] Ez egy tudományos felfedezés, amelyet a Szovjetunió Állami Felfedezési Nyilvántartásának 45. számában jegyeztek be, elsőbbséggel 1956. január 31-én. $\omega$ $\omega_{c}$

Az elektronok periodikus szinkron gyorsulása egy keskeny bőrrétegben az elektronok gyorsulásához hasonlít egy nagyfrekvenciás elektromos tér által a ciklotron mélységei közötti résben . A ciklotron működési elvével való analógia meghatározta a rezonancia nevét - ciklotron rezonancia. [négy]

Az Azbel-Kaner CR-t meg kell különböztetni a Ya. G. Dorfman [6] és R. B. Dingle [7] által megjósolt ciklotron rezonanciától (vagy ahogy a felfedezés szerzői nevezték, "diamágneses rezonanciától" [5] ). állandó mágneses térbe és egy rá merőleges frekvenciájú cirkulárisan polarizált elektromágneses hullám terébe helyezett félvezető , amelynek elektromos tere a töltéshordozók alacsony koncentrációja miatt egységesnek tekinthető [8] . $\omega \backsim \omega _{c}$

Megfigyelési feltételek

Az Azbel-Kaner CR anomáliás bőrhatás körülményei között figyelhető meg , amikor a nagyfrekvenciás mező fémbe való behatolási mélysége (bőrréteg mélysége) lényegesen kisebb, mint a töltéshordozók átlagos szabad útja és a Larmor-sugár. A felülettel párhuzamos mágneses térben a mozgási pálya kielégíti az egyenlőtlenséget . Ezek a feltételek megkövetelik a rezonancia megfigyelését tiszta egykristályos vezetőkben alacsony hőmérsékleten, erős mágneses mezőben. [négy] $\delta$ $l$ $r_{H}$ $H$ $\delta \ll r_{H}\ll l$

Minőségi magyarázat

Az Azbel-Kaner CR megfigyelési kísérlet geometriáját az 1. ábra mutatja. A felülettel párhuzamos mágneses térben van egy elektroncsoport (zárt Fermi felület esetén), amelyek pályája áthalad a bőrrétegen. Amikor ismételten visszatérnek ehhez a réteghez, bár idejük nagy részét azon kívül töltik. A bőrréteg elektromos mezője idővel egy frekvenciával változik . Ha az elektronok forgási frekvenciája egybeesik a térfrekvenciával, az elektront a hullám elektromos tere minden alkalommal felgyorsítja, amikor belép a bőrrétegbe. Nyilvánvalóan ugyanez történik, ha a térfrekvencia többszöröse a ciklotron frekvenciájának , [4] . $r_{H}\ll l$ $\omega$ $\omega_{c}$ $\omega =n\omega _{c}$ $n=1,2,3...$

A ciklotron frekvenciája az effektív ciklotrontömegtől függ , ahol a Fermi-felületnek az elektron impulzusának állandó értékű síkja mentén mért metszete a mágneses tér mentén , a Fermi-energia . A nagyfrekvenciás impedancia jellemzői a frekvenciák szélsőséges értékeinél jelentkeznek , amelyekre . Az impedancia jellemzőit a Fermi-felület elliptikus vonatkoztatási pontjaihoz közeli elektronok is alkotják, amelyekben az elektronsebesség a mágneses tér mentén irányul. Ezeken a pontokon hol van a Fermi-felület Gauss-görbülete . [8] [4] ${{m}_{c}}={\frac {eH}{{{m}_{c}}c}}$ ${{m}_{c}}={\frac {1}{2\pi }}{\frac {\partial S}{\partial {{\varepsilon }_{F))))$ $S$ ${{p}_{H}}=const$ $\varepsilon _{F}$ $\omega =n{{\left({{\omega }_{c}}\right)}_{extr}}$ ${\frac {\partial {{\omega }_{c))}{\partial {{p}_{H))))=0$ $V f}$ ${{m}_{c}}={\frac {1}{v_{F}{\sqrt {K}}}}$ $K$

Jegyzetek

↑ Ashcroft N., Mermin N. Szilárdtestfizika. 1. kötet, Proc. juttatás. — M.: Mir, 1979. — 399 p.
↑ TUDOMÁNYOS ÁTTEKINTÉS UKRAJNA TANULMÁNYAIHOZ, NÖVEKEDÉS AZ 1938-1990. IDŐSZAKRA (állami regisztráció) Tudomány és innováció. 2008. T 4. No 5. S. 47
↑ Azbel M. I. , Kaner E. A . A ciklotron rezonancia elmélete fémekben // ZhETF . 1956_ _ T . 30. S. 811-814
↑ 1 2 3 4 Abrikosov A. A. A fémek elméletének alapjai. - 2. kiadás, rev. és további - Moszkva: Fizmatlit, 2009. - 600 p. - ISBN 978-5-9221-1097-6 .
↑ Ya. G. Dorfman, A "CYCLOTRON RESONANCE" KIFEJEZÉSRE, UFN LIX, 553, 1956.
↑ Ya. G. Dorfman, Vezetési elektronok paramágneses és diamágneses rezonanciája. DAN SSSR 81, 765 (1951).
↑ R. B. Dingle, A fémek néhány mágneses tulajdonsága - III. Diamágneses rezonancia. Proc. Roy. szoc. A 212, 38 (1952). https://doi.org/10.1098/rspa.1952.0064
↑ 1 2 I. M. Lifshits, M. Ya. Azbel, M. I. Kaganov . Fémek elektronikai elmélete. M.: Nauka, 1971. - 416 p.