Шубникова - де Хааза эффект. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Шубникова - де Хааза эффект

Шубникова - де Хааза эффект - осциллирующая зависимость электропроводности кристалла от магн. поля. Ш.- де X. э. наблюдается в кристаллах, где электронный газ вырожден, в сильном магн. поле

при низких темп-pax

После открытия осцилляции электропроводности Л. В. Шубниковым и В. де Хаазом (W. de Haas) в кристалле Bi квантовые осцилляции кинетич. коэффициентов наблюдались во MH. металлах и вырожденных полупроводниках, напр. в InSb, GaSb, InAs (см. Квантовые осцилляции).

Причиной возникновения осцилляции является квантование орбитального движения носителей заряда в магн. поле. Если закон дисперсии

носителей заряда изотропен, то уровни энергии носителей в магн. поле H даются выражением

где n = 0, 1,2, ..., р_н - проекция импульса носителей заряда r на направление поля H, т - эффективная масса носителей,- циклотронная частота носителей. Осцилляции обусловлены периодически повторяющимися изменениями плотности состояний электроновна уровне Фермипри прохождении последовательных уровней. Плотность состояний носителейдостигает максимума вблизи значений

При увеличении H значениярастут пропорционально H, поочерёдно достигая уровня Ферми Величина сама зависит от поля. В отсутствие поля (H= 0) , где N - концентрация носителей заряда. Если магн. поля не очень сильные, так что то значение мало и величину можно считать постоянной. В случае самый нижний уровень (п=0) уже пересёк уровень Ферми и осциллирующая зависимость всех кинетич. коэф. от H сменяется монотонной зависимостью.

В слабых полях размытие уровней за счёт теплового движения и конечного времени релаксации приводит к уменьшению амплитуды осцилляции. Поэтому для наблюдения Ш.- де X. э. необходимо выполнение условий Эти неравенства показывают, что в невырожденных полупроводниках Ш.- де X. э. наблюдаться не может.

Во многих практически важных случаях величина осциллирующей добавки к электропроводности (при H = 0) даётся ф-лой

где Множители передявляются плавными, монотонными функциями H. При условии косинус даёт периодич. зависимость от H ^-1 с периодом

В случае анизотропного закона дисперсии ф-ла для периода осцилляции имеет вид

где S-площадь экстремального сечения фермы-поверхности плоскостью, перпендикулярной H.

Исследование Шубникова - де Хааза эффекта позволяет получить информацию об электронных свойствах металлов и вырожденных полупроводников. Измерение периода осцилляциидаёт величину концентрации носителей заряда, N при известном значении т. Значение т можно определить по температурной зависимости амплитуды осцилляции Ш.- де X. э. Зависимость амплитуды осцилляции от Я позволяет вычислить время релаксации носителей т. Учёт спина электрона приводит к более сложным зависимостям, в частности к расщеплению экстремумов осцилляции, что, в свою очередь, позволяет определить величину g-фактора носителей заряда.

Литература по

Цидильковский И. M., Зонная структура полупроводников, M., 1978; Аскеров Б. M., Электронные явления переноса в полупроводниках, M., 1985. И. П. Крылов.

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

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира