Осцилляции Зондгаймера. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Осцилляции Зондгаймера

Осцилляции Зондгаймера - периодич. зависимость кинетич. характеристик (коэф. электропроводности

термоэлектрич. коэф.) в тонких слоях проводника от магн. поля Н. Предсказаны в 1950 Э. Зондгаймером. О. 3. связаны с фокусирующей ролью магн. поля. Пучок электронов с одинаковыми энергией

и проекцией импульса р на направление Н (р_Н), "стартовав" из одной точки поверхности в глубь образца и двигаясь по спиральной траектории, собирается в точке на противоположной поверхности, если электроны пройдут толщину образца (d)за целое число (N)периодов обращения в магн. поле

(

- циклотронная частота), т. е. имеет место соотношение

Здесь

- угол, образуемый вектором Н и нормалью п к поверхности пластины (рис. 1), е - элементарный заряд, S - площадь сечения ферми-поверхности (ФП) плоскостью р_Н=const. В изотропных металлах это условие обеспечивает максимальные

Условно (*) будет вновь выполнено, если поле Н изменится на величину

к-рая является периодом осцилляции.

Рис. 1. Траектории электронов, сфокусированных магнитным полем.

Амплитуда осцилляции, напр.

в сильном поле (радиус кривизны электронных орбит rd)убывает с увеличением поля H. Вклад в

электронов из окрестности т. н. опорных точек ФП и электронов с экстремальным значением дS/др_н(д²S/др_н = 0) пропорционален Н^-4 и Н ^-5/². Если грани пластины совпадают с плоскостью симметрии кристалла, то амплитуда O. З. тем больше, чем выше степень диффузности отражения электронов, т. е. степень несовершенства поверхности проводника. При чисто зеркальном отражении импульсы электронов - падающего (р)и отражённого (р') границей образца - скореллированы и удовлетворяют условию

[пр] = [nр'].

В этом случае О.З. возможны лишь при многоканальном отражении, когда есть неск. неэквивалентных состояний для отражённого электрона. О. 3. при этом формируют также электроны с р_н, при к-рых изменяется число каналов зеркального отражения.
Для электронов на открытых сечениях ФП следует учитывать дрейф электронов в плоскости, перпендикулярной Н, к-рый не зависит от р_Н. При

только электроны с открытыми траекториями формируют О.З. Их смещение в глубь образца за период одинаково во всём слое открытых сечений ФП, и все они участвуют в формировании О. 3. Амплитуда О. 3. не зависит от Н и тем больше, чем выше степень зеркальности отражения электронов (при зеркальном отражении амплитуда в l/d раз больше, чем при диффузном, где l - длина свободного пробега электронов).
По периоду осцилляции

Н можно определить величину dS/dp_H для электронов, формирующих О. 3., а по величине амплитуды - вероятность зеркального отражения их при разл. углах падения на поверхность проводника.
В проволоках и поликристаллич. образцах амплитуда О. 3. значительно меньше, чем в монокристаллич. пластинах. В проволоках с овальным поперечным сечением (рис. 2,а) О. 3. формируют электроны, дрейфующие вдоль хорды экстремального поперечного сечения ФП, и амплитуда О.З. в (d/r)¹/² раз меньше, чем в пластинах. В огранённых проволоках за О. 3. ответственны лишь электроны, дрейфующие вдоль хорд излома поперечного сечения образца (рис. 2,б). Это позволяет изучить рассеивающие свойства локальных участков поверхности проводника. В поликристаллах амплитуда О. З. уменьшается за счёт усреднения по различным кристаллографич. ориентациям кристаллитов, а период О. З. определяется абс. экстремумом дS/др_н при всевозможных ориентациях Н. Исключением являются лишь щелочные металлы, ФП к-рых близка к сфере. В этом случае амплитуды О. З. в моно-и поликристаллах практически не различимы.

Рис. 2. Поперечные сечения овальной (a) и огранённой (б) проволок; осцилляции Зондгаймера формируют электроны, дрейфующие вдоль экстремальной хорды d и вдоль хорд излома d₁, d₂, d₃, параллельных H.

О. 3. впервые наблюдались в тонких (dl)проволоках Bi. Они используются для уточнения энергетич. спектра электронов проводимости. Возможность разделить вклады в О. 3. электронов с близкими характеристиками при rd позволяет изучать локальные изменения геометрии ФП, вызванные, напр., давлением.
При распространении звуковых или эл--магн. волн сквозь тонкий проводник О. З. наблюдаются даже в тех случаях, когда размерный эффект в статич. электропроводности отсутствует. В условиях аномального скин-эффекта О. З. могут быть усилены за счёт возникновения слабозатухающих волн.

Литература по осцилляции Зондгаймера

Reuter G., Spndheinier E., The theory of the anomalous skin effect in metals, "Proc. Roy. Soc.", 1948, v. A195, p. 336;

Sondhcimer E., The influence of a transverse magnetic field on the conductivity of thin metallic films, "Phys. Rev.", 1950, v. 80, p. 401;

Ваbiskin J., Siebenmann P., New type of oscillatory magnetoresistance in metals, "Phys. Rev.", 1957, v. 107, p. 1249; см. также лит. при ст. Размерные эффекты.

В. Г. Песчанский.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира