www.wikidata.uk-ua.nina.az

Осциляції Шубникова де Гааза Осциляції Шубникова де Гааза коливання магнетоопору виродженого електронного газу при зміні

Осциляції Шубникова — де Гааза

Осциляції Шубникова-де Гааза — коливання магнетоопору виродженого електронного газу при зміні магнітного поля.

Фізична природа явища ред.

В магнітному полі електронний спектр квантується із виникненням рівнів Ландау, положення яких залежить від магнітного поля. Електропровідність виродженого електронного газу здійснюється в основному електронами, які мають енергію, близьку до рівня хімічного потенціалу (при нульовій температурі — рівня Фермі). Густина станів зростає щоразу, коли при зміні магнітного поля рівень Ландау збігається з рівнем хімічного потенціалу.

Квантування Ландау рівнів енергії електронів у магнітному полі приводить до осциляцій не тільки термодинамічних величин (наприклад, ефект де Гааза – ван Альфена (дГвА)), але й кінетичних коефіцієнтів, зокрема, до магнітних осциляцій компонент тензора електропровідності ( ) – ефекту Шубникова – де Гааза (ШдГ) (c. 264), (с. 202). Крім осциляційної залежності, що виникає внаслідок осциляцій густини станів (аналогічно ефекту дГвА), в електропровідності з'являються осциляції, що пов'язані із впливом квантування на процеси розсіювання (с. 203). Урахування в інтегралі зіткнень кінетичного рівняння квантування енергетичного спектра й впливу електричного поля на енергію електрона, показало, що внесок процесів розсіювання в амплітуду осциляцій ШдГ поперечних компонент (магнітне поле спрямоване уздовж осі ) у схрещених полях ( ) є визначальним .

Коливання спостерігаються в сильних магнітних полях при низьких температурах.

Період коливань ред.

Період осциляцій ШдГ магнітоопору збігатися з періодом дГвА коливань магнітної сприятливості:

де - площі екстремальних перетинів поверхні Фермі (ПФ)  площинами , де  — проєкція імпульсу електрону на напрямок магнітного поля .

Для ізотропного квадратичного закону дисперсії електронів,  ( - вектор імпульсу) період осциляцій визначається формулою:

де  — магнетон Бора для носія заряду з врахуванням відмінності ефективної маси від маси електрона , e — заряд електрона,  — зведена стала Планка, c — швидкість світла,  — енергія Фермі.

Історія відкриття ред.

Осциляції були відкриті в 1930 році Вандером де Гаазом із Нідерландів і Левом Васильовичем Шубниковим для вісмуту з малою концентрацією домішок.

Використання ред.

Змінюючи напрямок і напруженість магнітного поля та досліджуючи коливання ШдГ, можна визначити всі екстремальні перетини ПФ, що є важливою інформацію щодо закону дисперсії електронів провідності. У випадку опуклої ПФ цього достатньо для повної відбудови ПФ .

З появою МДН- транзисторів на початку 60-х років цей ефект отримав надзвичайне поширення при дослідженні поведінки двовимірного електронного газу в сильних магнітних полях при гелієвих температурах. В 70-х роках цей ефект почали широко досліджувати на гетероструктурах. З кінця 70-х розпочалася епоха досліджень квантового ефекту Холла, а з початку 90-х — епоха досліджень квантової антиточки. Починаючи з 2004 року, після відкриття графену, метод осциляції Шубникова-де Гааза інтенсивно використовуються для вивчення зонної структури цього новітнього матеріалу.

Див. також ред.

Література ред.

Примітки ред.

  1. ↑ И.М. Лифшиц, М.Я. Азбель, М.И. Каганов (1971). Электронная теория металлов. Москва: Издательство "Наука". с. 416. 
  2. ↑ А.А. Абрикосов (2010). Основы теории металлов. Москва: ФИЗМАТЛИТ. с. 598. ISBN 978-5-9221-1097-6. 
Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Oscilyaciyi Shubnikova de Gaaza kolivannya magnetooporu virodzhenogo elektronnogo gazu pri zmini magnitnogo polya Zmist 1 Fizichna priroda yavisha 2 Period kolivan 3 Istoriya vidkrittya 4 Vikoristannya 5 Div takozh 6 Literatura 7 PrimitkiFizichna priroda yavisha red V magnitnomu poli elektronnij spektr kvantuyetsya iz viniknennyam rivniv Landau polozhennya yakih zalezhit vid magnitnogo polya Elektroprovidnist virodzhenogo elektronnogo gazu zdijsnyuyetsya v osnovnomu elektronami yaki mayut energiyu blizku do rivnya himichnogo potencialu pri nulovij temperaturi rivnya Fermi Gustina staniv zrostaye shorazu koli pri zmini magnitnogo polya riven Landau zbigayetsya z rivnem himichnogo potencialu Kvantuvannya Landau rivniv energiyi elektroniv u magnitnomu poli H displaystyle mathbf H nbsp privodit do oscilyacij ne tilki termodinamichnih velichin napriklad efekt de Gaaza van Alfena dGvA ale j kinetichnih koeficiyentiv zokrema do magnitnih oscilyacij komponent tenzora elektroprovidnosti s i k displaystyle sigma ik nbsp i k x y z displaystyle i k x y z nbsp efektu Shubnikova de Gaaza ShdG 1 c 264 2 s 202 Krim oscilyacijnoyi zalezhnosti sho vinikaye vnaslidok oscilyacij gustini staniv analogichno efektu dGvA v elektroprovidnosti z yavlyayutsya oscilyaciyi sho pov yazani iz vplivom kvantuvannya na procesi rozsiyuvannya 2 s 203 Urahuvannya v integrali zitknen kinetichnogo rivnyannya kvantuvannya energetichnogo spektra j vplivu elektrichnogo polya E displaystyle mathbf E nbsp na energiyu elektrona pokazalo sho vnesok procesiv rozsiyuvannya v amplitudu oscilyacij ShdG poperechnih komponent s x x s y y displaystyle sigma xx sigma yy nbsp magnitne pole spryamovane uzdovzh osi z displaystyle z nbsp u shreshenih polyah E H displaystyle mathbf E bot mathbf H nbsp ye viznachalnim 1 Kolivannya sposterigayutsya v silnih magnitnih polyah pri nizkih temperaturah Period kolivan red Period oscilyacij ShdG magnitooporu zbigatisya z periodom dGvA kolivan magnitnoyi spriyatlivosti D 1 H 2 p e ℏ c S m displaystyle Delta left frac 1 H right frac 2 pi left e right hbar c S m nbsp de S m displaystyle S m nbsp ploshi ekstremalnih peretiniv poverhni Fermi PF ploshinami p H H c o n s t displaystyle p H H const nbsp de p H displaystyle p H nbsp proyekciya impulsu elektronu na napryamok magnitnogo polya 1 Dlya izotropnogo kvadratichnogo zakonu dispersiyi elektroniv e p 2 2 m displaystyle varepsilon mathbf p 2 2 m nbsp p displaystyle mathbf p nbsp vektor impulsu period oscilyacij viznachayetsya formuloyu D H H 2 D 1 H 2 m B e F e ℏ c m e F displaystyle frac Delta H H 2 Delta left frac 1 H right frac 2 mu B varepsilon F frac e hbar cm varepsilon F nbsp de m B displaystyle mu B nbsp magneton Bora dlya nosiya zaryadu z vrahuvannyam vidminnosti efektivnoyi masi vid masi elektrona m displaystyle m nbsp e zaryad elektrona ℏ displaystyle hbar nbsp zvedena stala Planka c shvidkist svitla e F displaystyle varepsilon F nbsp energiya Fermi Istoriya vidkrittya red Oscilyaciyi buli vidkriti v 1930 roci Vanderom de Gaazom iz Niderlandiv i Levom Vasilovichem Shubnikovim dlya vismutu z maloyu koncentraciyeyu domishok Vikoristannya red Zminyuyuchi napryamok i napruzhenist magnitnogo polya ta doslidzhuyuchi kolivannya ShdG mozhna viznachiti vsi ekstremalni peretini PF sho ye vazhlivoyu informaciyu shodo zakonu dispersiyi elektroniv providnosti U vipadku opukloyi PF cogo dostatno dlya povnoyi vidbudovi PF 1 Z poyavoyu MDN tranzistoriv na pochatku 60 h rokiv cej efekt otrimav nadzvichajne poshirennya pri doslidzhenni povedinki dvovimirnogo elektronnogo gazu v silnih magnitnih polyah pri geliyevih temperaturah V 70 h rokah cej efekt pochali shiroko doslidzhuvati na geterostrukturah Z kincya 70 h rozpochalasya epoha doslidzhen kvantovogo efektu Holla a z pochatku 90 h epoha doslidzhen kvantovoyi antitochki Pochinayuchi z 2004 roku pislya vidkrittya grafenu metod oscilyaciyi Shubnikova de Gaaza intensivno vikoristovuyutsya dlya vivchennya zonnoyi strukturi cogo novitnogo materialu Div takozh red Efekt de Gaaza van Alfena Kvantovij efekt Holla Kvantova potencialna antitochkaLiteratura red L W Schubnikow and W J de Haas Proc Netherlands Roy Acad Sci Arhivovano 21 zhovtnya 2020 u Wayback Machine 33 130 amp 163 1930 B K Ridley Quantum Processes in semiconductors Oxford 1993 ISBN 0 19 851752 1Primitki red a b v g I M Lifshic M Ya Azbel M I Kaganov 1971 Elektronnaya teoriya metallov Moskva Izdatelstvo Nauka s 416 a b A A Abrikosov 2010 Osnovy teorii metallov Moskva FIZMATLIT s 598 ISBN 978 5 9221 1097 6 nbsp Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Oscilyaciyi Shubnikova de Gaaza amp oldid 34922044