Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ОСЦИЛЛЯЦИИ ЗОНДГАЙМЕРА

ОСЦИЛЛЯЦИИ ЗОНДГАЙМЕРА

ОСЦИЛЛЯЦИИ ЗОНДГАЙМЕРА - периодич. <зависимость кинетич. характеристик (коэф. электропроводности теплопроводности термоэлектрич. коэф.) в тонких слоях проводника от магн. поля Н. Предсказаныв 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 спиральнойтраектории, собирается в точке на противоположной поверхности, если электроныпройдут толщину образца (d )за целое число (N )периодов обращенияв магн. поле ( - циклотроннаячастота), т. е. имеет место соотношение

Здесь - угол, образуемый вектором Н и нормалью п к поверхностипластины (рис. 1), е - элементарный заряд, S - площадь сечения ферми-поверхности (ФП)плоскостью р _Н=const. В изотропных металлах это условиеобеспечивает максимальные и Условно(*) будет вновь выполнено, если поле Н изменится на величину

к-раяявляется периодом осцилляции.

Рис. 1. Траектории электронов, сфокусированныхмагнитным полем.

Амплитуда осцилляции, напр.в сильном поле (радиус кривизны электронных орбит rd )убываетс увеличением поля H. Вклад в электронов из окрестности т. н. опорных точек ФП и электронов с экстремальнымзначением дS/др _н (д ²S/др _н=0) пропорционален Н ^-4 и Н ^-5/².Если грани пластины совпадают с плоскостью симметрии кристалла, то амплитудаO. З. тем больше, чем выше степень диффузности отражения электронов, т. <е. степень несовершенства поверхности проводника. При чисто зеркальномотражении импульсы электронов - падающего ( р )и отражённого ( р')границей образца - скореллированы и удовлетворяют условию

[ пр]= [nр'].

В этом случае О. <З. возможны лишь при многоканальномотражении, когда есть неск. неэквивалентных состояний для отражённого электрона. <О. 3. при этом формируют также электроны с р _н, при к-рыхизменяется число каналов зеркального отражения.

Для электронов на открытых сечениях ФПследует учитывать дрейф электронов в плоскости, перпендикулярной Н, к-рыйне зависит от р _Н. При только электроны с открытыми траекториями формируют О. <З. Их смещение вглубь образца за период одинаково во всём слое открытых сечений ФП, и всеони участвуют в формировании О. 3. Амплитуда О. 3. не зависит от Н и тем больше, чем выше степень зеркальности отражения электронов (при зеркальномотражении амплитуда в l/d раз больше, чем при диффузном, где l- длина свободного пробега электронов).

По периоду осцилляции . можноопределить величину dS/dp_H для электронов, формирующихО. 3., а по величине амплитуды - вероятность зеркального отражения их приразл. углах падения на поверхность проводника.

В проволоках и поликристаллич. образцахамплитуда О. 3. значительно меньше, чем в монокристаллич. пластинах. Впроволоках с овальным поперечным сечением (рис. 2, а) О. 3. формируютэлектроны, дрейфующие вдоль хорды экстремального поперечного сечения ФП, <и амплитуда О. <З. в (d/r)¹/² раз меньше, чемв 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 поверхностипроводника. В поликристаллах амплитуда О. З. уменьшается за счёт усредненияпо различным кристаллографич. ориентациям кристаллитов, а период О. З. <определяется абс. экстремумом дS/др _н при всевозможныхориентациях Н. Исключением являются лишь щелочные металлы, <ФП к-рых близка к сфере. В этом случае амплитуды О. З. в моно-и поликристаллахпрактически 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 )проволокахBi. Они используются для уточнения энергетич. спектра электронов проводимости. <Возможность разделить вклады в О. 3. электронов с близкими характеристикамипри rd позволяетизучать локальные изменения геометрии ФП, вызванные, напр., давлением.

При распространении звуковых или эл.-магн. <волн сквозь тонкий проводник О. З. наблюдаются даже в тех случаях, когдаразмерный эффект в статич. электропроводности отсутствует. В условиях аномального скин-эффекта О. <З. могут быть усилены за счёт возникновения слабозатухающих волн.

Лит.: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 magneticfield on the conductivity of thin metallic films, "Phys. Rev.", 1950, v.80, p. 401; Вabiskin J., Siebenmann P., New type of oscillatory magnetoresistancein metals, "Phys. Rev.", 1957, v. 107, p. 1249; см. также лит. прист. Размерные эффекты.

В. Г. Песчанский.