Rezonanța ciclotronului Azbel-Kaner

Rezonanța ciclotronului Azbel-Kaner (CR) [1] este absorbția rezonantă a energiei unui câmp electromagnetic de înaltă frecvență într-un metal la frecvențe care sunt multipli ai frecvenței unui electron într-un câmp magnetic datorită accelerării multiple sincrone a electronilor. într-un segment al orbitei situat în stratul de piele [2] . A fost prezis teoretic de M. Ya. Azbel și E. A. Kaner în 1956 [3] Este o descoperire științifică înregistrată în Registrul de Stat al Descoperirilor din URSS , nr. 45 cu prioritate datată 31 ianuarie 1956. $\omega$ $\omega_{c}$

Accelerația sincronă periodică a electronilor într-un strat îngust de piele seamănă cu accelerația electronilor de către un câmp electric de înaltă frecvență în decalajul dintre elementele unui ciclotron . Analogia cu principiul de funcționare al ciclotronului a determinat denumirea rezonanței - rezonanță ciclotron. [patru]

Azbel-Kaner CR ar trebui să fie distins de rezonanța ciclotronului (sau, așa cum au numit-o autorii descoperirii, „rezonanța diamagnetică” [5] ), prezisă de Ya. G. Dorfman [6] și R. B. Dingle [7] , pentru un semiconductor plasat într-un câmp magnetic constant și în câmpul unei unde electromagnetice polarizate circular cu o frecvență perpendiculară pe acesta , al cărui câmp electric, datorită concentrației scăzute de purtători de sarcină, poate fi considerat uniform [8] . $\omega \backsim \omega _{c}$

Condiții de observare

Azbel-Kaner CR se observă în condițiile unui efect anormal al pielii , când adâncimea de penetrare a câmpului de înaltă frecvență în metal (adâncimea stratului de piele) este semnificativ mai mică decât calea liberă medie a purtătorilor de sarcină și raza Larmor. a traiectoriei de mişcare într-un câmp magnetic paralel cu suprafaţa satisface inegalitatea . Aceste condiții necesită observarea rezonanței în conductorii puri monocristal la temperaturi scăzute în câmpuri magnetice puternice. [patru] $\delta$ $l$ $r_{H}$ $H$ $\delta \ll r_{H}\ll l$

Explicație calitativă

Geometria experimentului de observare Azbel-Kaner CR este prezentată în Fig. 1. Într-un câmp magnetic paralel cu suprafața, există un grup de electroni (pentru o suprafață Fermi închisă), a căror orbită trece prin stratul de piele. Când revin în mod repetat la acest strat, deși își petrec cea mai mare parte a timpului în afara acestuia. Câmpul electric din stratul pielii se modifică în timp cu o frecvență . Dacă frecvența de rotație a electronilor coincide cu frecvența câmpului, electronul va fi accelerat de câmpul electric al undei de fiecare dată când intră în stratul de piele. Evident, același lucru se va întâmpla dacă frecvența câmpului este un multiplu al frecvenței ciclotronului, , [4] . $r_{H}\ll l$ $\omega$ $\omega_{c}$ $\omega =n\omega _{c}$ $n=1,2,3...$

Frecvența ciclotronului depinde de masa efectivă a ciclotronului , unde este secțiunea suprafeței Fermi după planul valorii constante a impulsului electronului de-a lungul câmpului magnetic , este energia Fermi . Caracteristicile impedanței de înaltă frecvență apar la valori extreme ale frecvențelor , pentru care . Caracteristicile de impedanță sunt, de asemenea, formate de electroni în apropierea punctelor de referință eliptice ale suprafeței Fermi, în care viteza electronului este direcționată de-a lungul câmpului magnetic. În aceste puncte , unde este curbura Gaussiană a suprafeței Fermi. [8] [4] ${{m}_{c}}={\frac {eH}{{{m}_{c}}c}}$ ${{m}_{c}}={\frac {1}{2\pi }}{\frac {\partial S}{\partial {{\varepsilon }_{F)))}$ $S$ ${{p}_{H}}=const$ $\varepsilon _{F}$ $\omega =n{{\left({{\omega }_{c}}\right)}_{extr}}$ ${\frac {\partial {{\omega }_{c)}}{\partial {{p}_{H))))=0$ $v_{F}$ ${{m}_{c}}={\frac {1}{v_{F}{\sqrt {K}}}}$ $K$

Note

↑ Ashcroft N., Mermin N. Fizica stării solide. Volumul 1, Proc. indemnizatie. — M.: Mir, 1979. — 399 p.
↑ SCIENCE REVIEW OF THE STUDIES OF UCRAINE, CRESCERE PENTRU PERIOADA 1938-1990 (înregistrare de stat) Știință și inovare. 2008. T 4. Nr 5. S. 47
↑ Azbel M. Eu , Kaner E. A . Teoria rezonanței ciclotronilor în metale // ZhETF . 1956 _ T . 30. S. 811-814
↑ 1 2 3 4 Abrikosov A. A. Fundamentele teoriei metalelor. - ediția a II-a, rev. si suplimentare - Moscova: Fizmatlit, 2009. - 600 p. - ISBN 978-5-9221-1097-6 .
↑ Ya. G. Dorfman, DESPRE TERMENUL „CICLOTRON RESONANCE”, UFN LIX, 553, 1956.
↑ Ya. G. Dorfman, Rezonanța paramagnetică și diamagnetică a electronilor de conducție. DAN SSSR 81, 765 (1951).
↑ R. B. Dingle, Unele proprietăți magnetice ale metalelor - III. Rezonanța diamagnetică. 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 . Teoria electronică a metalelor. M.: Nauka, 1971. - 416 p.