Azbel-Kaner Cyclotron Resonance

Azbel-Kaner cyklotronresonans (CR) [1] är resonansabsorptionen av energin från ett högfrekvent elektromagnetiskt fält i en metall vid frekvenser som är multiplar av frekvensen för en elektron i ett magnetfält på grund av multipel synkron acceleration av elektroner i ett segment av omloppsbanan som ligger i hudlagret [2] . Det förutspåddes teoretiskt av M. Ya. Azbel och E. A. Kaner 1956 [3] Det är en vetenskaplig upptäckt registrerad i USSRs State Register of Discoveries , nr 45 med prioritet daterad 31 januari 1956. $\omega$ $\omega_{c}$

Den periodiska synkrona accelerationen av elektroner i ett smalt hudlager liknar accelerationen av elektroner av ett högfrekvent elektriskt fält i gapet mellan cyklotronens dees . Analogin med cyklotronens funktionsprincip bestämde namnet på resonansen - cyklotronresonans. [fyra]

Azbel-Kaner CR bör särskiljas från cyklotronresonans (eller, som författarna till upptäckten kallade det, "diamagnetisk resonans" [5] ), förutspått av Ya. G. Dorfman [6] och R. B. Dingle [7] , för en halvledare placerad i ett konstant magnetfält och i fältet av en cirkulärt polariserad elektromagnetisk våg med en frekvens vinkelrät mot den , vars elektriska fält, på grund av den låga koncentrationen av laddningsbärare, kan anses vara enhetligt [8] . $\omega \backsim \omega _{c}$

Observationsvillkor

Azbel-Kaner CR observeras under förhållanden med en anomal hudeffekt , när penetrationsdjupet av det högfrekventa fältet in i metallen (hudskiktsdjupet) är betydligt mindre än den genomsnittliga fria vägen för laddningsbärare och Larmor-radien av rörelsebanan i ett magnetfält parallellt med ytan uppfyller ojämlikheten . Dessa förhållanden kräver observation av resonans i rena enkristallledare vid låga temperaturer i starka magnetfält. [fyra] $\delta$ $l$ $r_{H}$ $H$ $\delta \ll r_{H}\ll l$

Kvalitativ förklaring

Geometrin för Azbel-Kaner CR-observationsexperimentet visas i fig. 1. I ett magnetfält parallellt med ytan finns en grupp elektroner (för en sluten Fermi-yta), vars omloppsbana passerar genom hudlagret. När de upprepade gånger återvänder till detta lager, även om de tillbringar större delen av sin tid utanför det. Det elektriska fältet i hudlagret förändras med tiden med en frekvens . Om elektronrotationsfrekvensen sammanfaller med fältfrekvensen kommer elektronen att accelereras av vågens elektriska fält varje gång den kommer in i hudlagret. Uppenbarligen kommer samma sak att hända om fältfrekvensen är en multipel av cyklotronfrekvensen, , [4] . $r_{H}\ll l$ $\omega$ $\omega_{c}$ $\omega =n\omega _{c}$ $n=1,2,3...$

Cyklotronfrekvensen beror på den effektiva cyklotronmassan , där är sektionen av Fermi-ytan av planet med konstant värde för elektronmomentet längs magnetfältet , är Fermi-energin . Funktioner av högfrekvent impedans uppstår vid extrema frekvensvärden , för vilka . Impedansegenskaper bildas också av elektroner nära de elliptiska referenspunkterna på Fermi-ytan, där elektronhastigheten är riktad längs magnetfältet. Vid dessa punkter , var är den Gaussiska krökningen av Fermi-ytan. [8] [4] ${{m}_{c}}={\frac {eH}{{{m}_{c}}c}}$ ${{m}_{c}}={\frac {1}{2\pi }}{\frac {\partial S}{\partial {{\varepsilon }_{F))))$ $S$ ${{p}_{H}}=const$ $\varepsilon _{F}$ $\omega =n{{\left({{\omega }_{c}}\right)}_{extr}}$ ${\frac {\partial {{\omega }_{c))}{\partial {{p}_{H))))=0$ $v_{F}$ ${{m}_{c}}={\frac {1}{v_{F}{\sqrt {K}}}}$ $K$

Anteckningar

↑ Ashcroft N., Mermin N. Fasta tillståndets fysik. Volym 1, Proc. ersättning. — M.: Mir, 1979. — 399 sid.
↑ VETENSKAPLIG REVISION AV STUDIER I UKRAINA, TILLVÄXT FÖR PERIODEN 1938-1990 (statlig registrering) Vetenskap och innovation. 2008. T 4. No 5. S. 47
↑ Azbel M. I. , Kaner E. A . Teori om cyklotronresonans i metaller // ZhETF . 1956 _ T . 30. S. 811-814
↑ 1 2 3 4 Abrikosov A. A. Grunderna i teorin om metaller. - 2:a upplagan, rev. och ytterligare - Moskva: Fizmatlit, 2009. - 600 sid. - ISBN 978-5-9221-1097-6 .
↑ Ya. G. Dorfman, OM TERMEN "CYCLOTRON RESONANCE", UFN LIX, 553, 1956.
↑ Ya. G. Dorfman, Paramagnetic and diamagnetic resonance of conduction electronics. DAN SSSR 81, 765 (1951).
↑ R. B. Dingle, Några magnetiska egenskaper hos metaller - III. Diamagnetisk resonans. Proc. Roy. soc. A 212, 38 (1952). https://doi.org/10.1098/rspa.1952.0064
↑ 1 2 I. M. Lifshits, M. Ya. Azbel, M. I. Kaganov . Elektronisk teori om metaller. M.: Nauka, 1971. - 416 sid.