Магнитофононный резонанс. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Магнитофононный резонанс - резонансное поглощение или испускание фононов определ. частоты носителями заряда (в частности, электронами) в полупроводнике, вызывающее переходы электронов между квантовыми уровнями в пост. магн. поле (см. квантовые уровни). M. р. проявляется в виде осцилляции проводимости и др. кинетич. характеристик в магн. поле. M. р. предсказан в 1961 В. Л. Гуревичем, Ю. А. Фирсо-вым [1]. Экспериментально обнаружен С. Пури (S. Puri) и T. Джеболлом (Th. Geballe) (1963), а также С. С. Ша-лытом, P. В. Парфеньевым, В. M. Муждаба [2].

Подобно Шубникова - де Хааза эффекту M. р. связан с осцилляциями плотности электронных состояний в магн. поле как функции энергии

[3, 4] (см. Плотность состояний, Квантовые осцилляции в магнитном поле). Однако в отличие от эффекта Шубникова - де Хааза для M. р. существенно изменение характера рассеяния электронов в магн. поле, к-рое, как и немонотонная зависимость плотности состояний от энергии, является следствием квантования электронного спектра (орбитального квантования). Магн. поле как бы "собирает" состояния, равномерно распределённые по зоне, в дискретные подзоны. Магнитофононные осцилляции проводимости связаны с неупругим рассеянием электронов, когда изменение энергии электрона

(при отсутствии вырождения электронного газа) или больше размытия уровня Ферми (в случае вырождения). Это имеет место, напр., при взаимодействии электронов с оцтич. фононами в области низких температур (см. Колебания кристаллической решётки). Когда энергия оптич. фононасовпадает с расстоянием между краями к--л. двух подзон. N и N', т. е.

, то ср. вероятность рассеяния электрона возрастает и в зависимости кинетич. коэф. от магн. поля появляется максимум (резонанс).

M. р. сходен с явлением циклотронного резонанса - в обоих случаях имеют место переходы с изменением энергии электрона. Однако в отличие от циклотронного резонанса M. р. - резонанс внутренний: резонансное условие достигается, когда частота собств. колебаний кристаллич. решётки

кратна частоте w_с обращения электрона в магн. поле H (циклотронной частоте).

Теоретич. рассмотрение показывает, что для невырожденной параболич. зоны (см. Зонная теория)условие M. р. имеет вид:

где w₀ - предельная частота длинноволновых оптич. фононов, т - эффективная масса электрона, е - его заряд, n - целое число. Из (1) следует, что осцилляции периодичны по 1/H, с периодом

к-рый не зависит от концентрации электронов. Осн. причиной осцилляции кинетич. коэффициентов является обращение в

функции плотности состояний

электронов в магн. поле у дна каждой квантовой зоны. Когда эти сингулярные точки (в зонах jV н N')разделены по энергии на величину, равную

, возникают скачкообразное изменение числа актов электрен-фононного рассеяния и связанные с ней осцилляции всех кинетич. коэффициентов.

В многодолинных полупроводниках типа Ge возможен M. р., обусловленный рассеянием электронов, сопровождающийся переходом их из одной долины в другую [3]. В этом случае в ф-ле (1) в качестве о>₀ фигурирует частота w_q-фонона, осуществляющего это рассеяние.

Если при рассеянии на фононах меняется спин электрона (при достаточно сильной спин-орбитальной связи), то возникает т. н. спин-магнитофонный резонанс [5]. Впервые он обнаружен у n - InAs [6]. Условие его наблюдения (для параболич. зоны) имеет вид:

где m_б - магнетон Бора, g - фактор спинового расщепления электронных уровней, n - целое число.

M. р--эфф. метод изучения зонной структуры твёрдого тела и электрон-фононного взаимодействия в полупроводниках.

Литература по магнитофононному резонансу

Знаете ли Вы, что такое "усталость света"?
Усталость света, анг. tired light - это явление потери энергии квантом электромагнитного излучения при прохождении космических расстояний, то же самое, что эффект красного смещения спектра далеких галактик, обнаруженный Эдвином Хабблом в 1926 г.
На самом деле кванты света, проходя миллиарды световых лет, отдают свою энергию эфиру, "пустому пространству", так как он является реальной физической средой - носителем электромагнитных колебаний с ненулевой вязкостью или трением, и, следовательно, колебания в этой среде должны затухать с расходом энергии на трение. Трение это чрезвычайно мало, а потому эффект "старения света" или "красное смещение Хаббла" обнаруживается лишь на межгалактических расстояниях.
Таким образом, свет далеких звезд не суммируется со светом ближних. Далекие звезды становятся красными, а совсем далекие уходят в радиодиапазон и перестают быть видимыми вообще. Это реально наблюдаемое явление астрономии глубокого космоса. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.