Реферат: Циклотронный резонанс

где магнитная индукция входит в величину w_c . Осциллирующее поведение вещественной части этого импеданса (поверхностного сопротивления) показано на рис.3 . Там же показан ход производной (dRdB) – величины, которую можно измерять непосредственно в эксперименте.

рис.4. Результаты экспериментального наблюдения резонанса Азбеля-Канера в кристалле чистой меди при двух температурах. Кривая для более высокой температуры сглажена из-за возросшего теплового рассеяния движущихся по циклотронной орбит электронов. Поверхность кристалла представляет собой плоскость (110), магнитное поле, направленное вдоль [100], лежит в этой плоскости. Наблюдается резонанс для электронов, движущихся по экстремальной «поясной орбите», охватывающей основной объем поверхности Ферми.(см. Рис.5).

На рис.4. приведены для примера результаты экспериментального наблюдения резонанса Азбеля - Канера на очень чистом образце меди при низких температурах. Различие двух кривых показывает, как важно, чтобы рассеяние электронов было сведено к минимуму. Кривую, снятую при 4,2К, можно непосредственно сравнить с предсказаниями теории Азбеля-Канера и определить из нее размер орбиты для электронов с энергией Ферми в меди. Для такой ориентации полей, при которой были получены данные на рис.3 , важна электронная «поясная» орбита (belly orbit), когда электроны движутся в k - пространстве почти по круговой траектории вокруг основного обхвата поверхности Ферми, показанной на рис.4 .

Рис.4 . Поверхность Ферми для меди. Поверхность Ферми в этом металле формируется электронами, расположенными в заполненной наполовину 4 s -зоне .

Поясная орбита является экстремальной ; Она максимизирует циклотронный период; точно так же «шеечная орбита» вокруг шейки, показанной у границы зоны на рис.4. и рис.5., экстремальна в том смысле, что она минимизирует циклотронный период по сравнению с соседними орбитами.

рис.5. Часть ферми - поверхности меди, показанная в представлении повторяющихся зон . Для энергетических состояний на границе зоны эффективная масса положительна в направлении k_b и k_c , но отрицательна в направлении, перпендикулярном плоскости зонной границы. Часть ферми - поверхности, имеющая форму такого типа, известна в литературе под названием «шейки». В магнитном поле электрон можно заставить прецессировать вокруг такой «шеечной орбиты» постоянной энергии.

Особая важность экстремальных орбит связана с тем, что электроны, прецессирующие по орбитам, лежащим на несферической поверхности Ферми, обладают в данном магнитном поле множеством периодов. Однако вклады электронов с не экстремальных орбит взаимно компенсируются из-за различия фаз. Основной вклад дает экстремальная область, в которой первая производная периода по компоненте k , направленной вдоль магнитного поля, обращается в нуль. Эта область ответственна за значительный сигнал, находящийся в фазе.

Заключение.

В объеме данного реферата рассмотрены лишь основные положения связанные с явлениями циклотронной частоты и циклотронного резонанса, использующимися при исследовании твердого тела. Реферат не ставит своей целью широко раскрыть данную тему, а только дает самое общее представление о данном вопросе.

Список литературы.

Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. «Наука» 1978 г.

Ч. Киттель. Квантовая теория твердых тел. «Наука» 1967 г.

Дж. Блейкмор. Физика твердого тела. «Мир» 1988 г.

Дж. Займан. Принципы теории твердого тела. «Мир» 1966 г.