www.wikidata.uk-ua.nina.az

Циклотронний резонанс Циклотро нний резона нс ЦР явище поглинання або відбиття електромагнітних хвиль провідниками поміщ

Циклотронний резонанс

Циклотро́нний резона́нс (ЦР) — явище поглинання або відбиття електромагнітних хвиль провідниками, поміщеними в постійне магнітне поле, на частотах, рівних або кратних циклотронній частоті носіїв заряду.

Історія ред.

Передбачив явище Я. Г. Дорфман[ru] і незалежно від нього англійський фізик Г. Дінгл[en]. Перше спостереження циклотронного резонансу виконали 1953 року А. Кіп, Дж. Дрессельгауз і Ч. Кіттель на кристалах германію. У 1956—1958 роках радянські фізики М. Я. Азбель і Е. А. Канер теоретично передбачили циклотронний резонанс у металах і розробили його теорію, тому саме явище отримало назву циклотронного резонансу (ефекту) Азбеля — Канера.

Опис явища ред.

У постійному магнітному полі носії заряду рухаються по спіралях, осі яких спрямовані вздовж силових ліній магнітного поля. У площині, перпендикулярній до напруженості магнітного поля Е, рух періодичний із частотою . Цю частоту визначають як (у системі СГС).

З цією ж частотою повертається і вектор швидкості. Якщо при цьому частинка перебуває в однорідному електричному полі з частотою , то енергія, яку вона поглинає, так само виявляється періодичною за часом з частотою . Середня енергія, що поглинається за великий час, різко зростає при .

Умови спостереження ред.

Циклотронний резонанс може спостерігатися, якщо носії заряду, перш ніж розсіятися, роблять багато обертів. Ця умова має вигляд , де  — середній час між зіткненнями. В твердому тілі основну роль відіграють розсіювання на дефектах решітки і розсіювання на фононах. Останній процес накладає обмеження на спостереження ЦР низькими температурами T < 10 К для «нормальних» значень частот і магнітного поля (циклотронний резонанс за кімнатної температури можна спостерігати в надсильних магнітних полях).

Математичний опис ред.

Під час спостереження ЦР радіус циклотронної орбіти виявляється значно меншим від довжини хвилі випромінювання, що дозволяє ввести локальний зв'язок між густиною наведеного струму і напруженістю електричного поля, і скористатися дипольним наближенням. В цьому випадку поглинена в одиниці об'єму потужність описує такий вираз:

.

Форма лінії поглинання дається дійсною частиною . Класична теорія циклотронного резонансу для ізотропної ефективної маси дає такий вираз для :

, , де  — концен зарядутрація частинок,  — заряд,  — ефективна циклотронна маса,  — середній час між зіткненнями.

Видно, що лінія ЦР являє собою лінію Лоренца, добротність якої визначається .

Застосування циклотронного резонансу ред.

Дослідження циклотронного резонансу є ефективним методом визначення властивостей різних матеріалів. Насамперед, ЦР використовується для визначення ефективних мас носіїв.

За півшириною лінії ЦР можна визначити характерні часи розсіювання, і, тим самим, встановити рухливість носіїв.

За площею лінії можна встановити концентрацію носіїв заряду в зразку.

Також ЦР використовується для нанесення тонких плівок напівпровідникових матеріалів. Застосування ЦР дозволяє наносити плівки за нижчого залишкового тиску (10-7 торр). Застосування ЦР дозволяє використовувати ефект «холодної плазми»[джерело?].

Посилання ред.

  1. Дорфман Я. Г. По поводу термина "циклотронный резонанс. УФН 61 133—134 (1957)
  2. Dresselhaus, G., Kip, A. F., and Kittel, C., Phys. Rev., 92, 827 (1953), letter.
  3. НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ УЧЕНИХ УКРАЇНИ, ЗРОБЛЕНІ ЗА ПЕРІОД 1938—1990 рр.(державна реєстрація) Наука та інновації. 2008. Т 4. No 5. С. 47
  4. . Архів оригіналу за 27 серпня 2018. Процитовано 28 березня 2022. 
  5. Jenö Sólyom «Fundamentals of the Physics of Solids: Volume II: Electronic Properties»
  6. Rudolf Herrmann, Uwe Preppernau «Elektronen im Kristall»
  7. Azbel — Kaner Cyclotron Resonance
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:
Ciklotro nnij rezona ns CR yavishe poglinannya abo vidbittya elektromagnitnih hvil providnikami pomishenimi v postijne magnitne pole na chastotah rivnih abo kratnih ciklotronnij chastoti nosiyiv zaryadu Zmist 1 Istoriya 2 Opis yavisha 3 Umovi sposterezhennya 4 Matematichnij opis 5 Zastosuvannya ciklotronnogo rezonansu 6 PosilannyaIstoriya red Peredbachiv yavishe Ya G Dorfman ru i nezalezhno vid nogo anglijskij fizik G Dingl en 1 Pershe sposterezhennya ciklotronnogo rezonansu vikonali 1953 roku A Kip Dzh Dresselgauz i Ch Kittel na kristalah germaniyu 2 U 1956 1958 rokah radyanski fiziki M Ya Azbel i E A Kaner teoretichno peredbachili ciklotronnij rezonans u metalah 3 i rozrobili jogo teoriyu 4 tomu same yavishe otrimalo nazvu ciklotronnogo rezonansu efektu Azbelya Kanera 5 6 7 Opis yavisha red U postijnomu magnitnomu poli nosiyi zaryadu ruhayutsya po spiralyah osi yakih spryamovani vzdovzh silovih linij magnitnogo polya U ploshini perpendikulyarnij do napruzhenosti magnitnogo polya E ruh periodichnij iz chastotoyu w c displaystyle omega c nbsp Cyu chastotu viznachayut yak w c q H m c c displaystyle omega c frac qH m c c nbsp u sistemi SGS Z ciyeyu zh chastotoyu povertayetsya i vektor shvidkosti Yaksho pri comu chastinka perebuvaye v odnoridnomu elektrichnomu poli z chastotoyu w displaystyle omega nbsp to energiya yaku vona poglinaye tak samo viyavlyayetsya periodichnoyu za chasom z chastotoyu w w c displaystyle omega omega c nbsp Serednya energiya sho poglinayetsya za velikij chas rizko zrostaye pri w w c displaystyle omega approx omega c nbsp Umovi sposterezhennya red Ciklotronnij rezonans mozhe sposterigatisya yaksho nosiyi zaryadu persh nizh rozsiyatisya roblyat bagato obertiv Cya umova maye viglyad w c t 1 displaystyle omega c tau gg 1 nbsp de t displaystyle tau nbsp serednij chas mizh zitknennyami V tverdomu tili osnovnu rol vidigrayut rozsiyuvannya na defektah reshitki i rozsiyuvannya na fononah Ostannij proces nakladaye obmezhennya na sposterezhennya CR nizkimi temperaturami T lt 10 K dlya normalnih znachen chastot i magnitnogo polya ciklotronnij rezonans za kimnatnoyi temperaturi mozhna sposterigati v nadsilnih magnitnih polyah Matematichnij opis red Pid chas sposterezhennya CR radius ciklotronnoyi orbiti viyavlyayetsya znachno menshim vid dovzhini hvili viprominyuvannya sho dozvolyaye vvesti lokalnij zv yazok mizh gustinoyu navedenogo strumu i napruzhenistyu elektrichnogo polya i skoristatisya dipolnim nablizhennyam V comu vipadku poglinena v odinici ob yemu potuzhnist opisuye takij viraz P 1 2 R e j i E i 1 2 s i j E j E i displaystyle P frac 1 2 Re j i E i frac 1 2 sigma ij E j E i nbsp Forma liniyi poglinannya dayetsya dijsnoyu chastinoyu s displaystyle sigma nbsp Klasichna teoriya ciklotronnogo rezonansu dlya izotropnoyi efektivnoyi masi daye takij viraz dlya R e s displaystyle Re sigma nbsp R e s s 0 1 t w w c 2 1 t 2 displaystyle Re sigma pm sigma 0 frac 1 tau omega pm omega c 2 1 tau 2 nbsp s 0 N q 2 t m c displaystyle sigma 0 frac Nq 2 tau m c nbsp de N displaystyle N nbsp koncen zaryadutraciya chastinok q displaystyle q nbsp zaryad m c displaystyle m c nbsp efektivna ciklotronna masa t displaystyle tau nbsp serednij chas mizh zitknennyami Vidno sho liniya CR yavlyaye soboyu liniyu Lorenca dobrotnist yakoyi viznachayetsya w c t displaystyle omega c tau nbsp Zastosuvannya ciklotronnogo rezonansu red Doslidzhennya ciklotronnogo rezonansu ye efektivnim metodom viznachennya vlastivostej riznih materialiv Nasampered CR vikoristovuyetsya dlya viznachennya efektivnih mas nosiyiv Za pivshirinoyu liniyi CR mozhna viznachiti harakterni chasi rozsiyuvannya i tim samim vstanoviti ruhlivist nosiyiv Za plosheyu liniyi mozhna vstanoviti koncentraciyu nosiyiv zaryadu v zrazku Takozh CR vikoristovuyetsya dlya nanesennya tonkih plivok napivprovidnikovih materialiv Zastosuvannya CR dozvolyaye nanositi plivki za nizhchogo zalishkovogo tisku 10 7 torr Zastosuvannya CR dozvolyaye vikoristovuvati efekt holodnoyi plazmi dzherelo Posilannya red Dorfman Ya G Po povodu termina ciklotronnyj rezonans UFN 61 133 134 1957 Dresselhaus G Kip A F and Kittel C Phys Rev 92 827 1953 letter NAUKOVI VIDKRITTYa UChENIH UKRAYiNI ZROBLENI ZA PERIOD 1938 1990 rr derzhavna reyestraciya Nauka ta innovaciyi 2008 T 4 No 5 S 47 Theory of Cyclotron Resonance in Metals Arhiv originalu za 27 serpnya 2018 Procitovano 28 bereznya 2022 Jeno Solyom Fundamentals of the Physics of Solids Volume II Electronic Properties Rudolf Herrmann Uwe Preppernau Elektronen im Kristall Azbel Kaner Cyclotron Resonance Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Ciklotronnij rezonans amp oldid 38488524