Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ШУБНИКОВА -ДЕХААЗА ЭФФЕКТ

ШУБНИКОВА -ДЕХААЗА ЭФФЕКТ

ШУБНИКОВА -ДЕХААЗА 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 (Ландау уровни )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 электронов на уровне Ферми при прохождении последовательных уровней Ландау. Плотность состояний носителей достигает максимума вблизи значений

При увеличении H значения растут 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 Ландау ( п=0) уже пересёк уровень Ферми и осциллирующая зависимость всех кинетич. коэф. от H сменяется монотонной зависимостью.

В слабых полях размытие уровней Ландау 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 перед являются плавными, монотонными ф-циями 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 Ш.- де X. э. позволяет получить информацию об электронных свойствах металлов и вырожденных полупроводников. Измерение периода осцилляции даёт 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.

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