Полупроводники циклотронный резонанс

Наиб, важные методы определения Э. м. электронов проводимости и дырок в металлах и полупроводниках— циклотронный резонанс, измерение электронной теплоёмкости и др. [c.645]

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПРИМЕРЫ ЗОННОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ЦИКЛОТРОННЫЙ РЕЗОНАНС СТАТИСТИКА НОСИТЕЛЕЙ ТОКА ПРИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМ РАВНОВЕСИИ СОБСТВЕННЫЕ И НЕСОБСТВЕННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ ЗАПОЛНЕНИЕ ПРИМЕСНЫХ УРОВНЕЙ ПРИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОМ РАВНОВЕСИИ РАВНОВЕСНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПРИМЕСНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПРОВОДИМОСТЬ ЗА СЧЕТ ПРИМЕСНОЙ ЗОНЫ ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В НЕВЫРОЖДЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ [c.184]

Описанная здесь техника действительно использовалась для наблюдения циклотронного резонанса в полупроводниках, где [c.105]

Циклотронный резонанс в полупроводниках и металлах. Циклотронная частота электронов, движущихся в кристалле, находящемся в однородном постоянном внешнем магнитном поле, может быть измерена путем исследования поглощения и отражения циркулярно поляризованной электромагнитной волны соответствующей частоты, распространяющейся вдоль магнитного поля. При совпадении частоты волны с циклотронной частотой наступает циклотронный резонанс, проявляющийся в резком усилении поглощения и отражения волны от поверхности кристалла. Этот резонанс был независимо предсказан Дорфманом [61] и Динглом [62]. [c.170]

Сравнительно хорошо наблюдается циклотронный резонанс в очень чистых полупроводниках при низких температурах. В этом случае в зоне проводимости имеется сравнительно мало электронов (или дырок в валентной зоне). Поэтому изоэнергетическая поверхность, занятая электронами и соответствующая наибольшей [c.170]

Циклотронный резонанс в полупроводниках. В нескольких полупроводниках форму энергетической поверхности зоны проводимости и валентной зоны вблизи их краев ) можно определить экспериментально по измерениям циклотронного резонанса. Определение формы энергетической поверхности эквивалентно определению компонент тензора эффективных масс, поскольку [c.400]

Циклотронный резонанс в полупроводнике происходит несколько иначе, чем в металле, поскольку при низкой концентрации носителей высокочастотное поле будет охватывать весь объем образца. Поэтому в полупроводнике вся орбита носителя будет находиться в однородном высокочастотном поле. [c.401]

У полупроводников анизотропия зонной структуры означает, что эффективная масса зависит от направления и возможные эквивалентные экстремумы лежат в разных точках зоны Бриллюэна (при всех ife-векторах звезды, ср. с рис. 40). Следствия этой анизотропии подробно рассмотрены в уже цитированной книге [95]. В металлах анизотропия означает отступление формы поверхности Ферми от сферической, как, например, рассмотренная нами на рис. 33. Один из наиболее важных результатов влияния этой анизотропии наблюдается в гальваномагнитных эффектах у металлов при сильных магнитных полях. Очевидно, что при слабых магнитных полях электрон между двумя столкновениями пробегает только небольшие участки поверхности Ферми, тогда как при сильных магнитных полях описывает замкнутые траектории на поверхности Ферми. Время пробега по порядку величины равно обратной частоте циклотронного резонанса. Граница между сильными и слабыми магнитными полями лежит, следовательно, при о) т=1 или, так как (о = еВ/ст и [х ет/т, при (1/с) fiS=l. [c.244]

Измерения циклотронного резонанса в полупроводниках важно для определения частоты и, следовательно, эффективной массы носителей заряда. В металлах наблюдению такого резонанса препятствует ряд трудностей электромагнитные волны частоты [c.299]

В полупроводниках плотность электронов гораздо ниже, поэтому микроволновое поле может проникать значительно глубже и метод циклотронного резонанса упрощается. (См. гл. 28.) [c.278]

Циклотронная масса I 236, 243 в металлах I 278 в полупроводниках II 193 См. также Эффективная масса Циклотронная частота I 31 в полупроводниках II 193 численные формулы I 31, 372 Циклотронный резонанс в металлах I 278—280 в полупроводниках I 278 (с), II 193, 194 [c.414]

Диамагнитный резонанс в полупроводниках по своей природе близок к циклотронному и отличается ог него тем, что электрон проводимости или дырка нахо- [c.305]

Рис. 11.16. Схема расположения полей в опытах по циклотронному . . резонансу в полупроводнике. На-

Следует подчеркнуть, что полностью микроскопический подход к исследованию энергетического спектра электронов в твердом теле связан с чрезвычайными математическими трудностями обш,его характера, не специфичными именно для многоэлектронной задачи. Эти трудности возникают и в обычной одноэлектронной теории и связаны с необходимостью решения задачи о движении одного электрона в периодическом поле идеальной решетки. Дело в том, что обычно в коллектив электронов, определяющих электрические, магнитные и др. свойства твердого тела, естественно включать электроны не всех вообще, а лишь одной-двух внешних атомных оболочек. Конкретное разделение на коллектив электронов и атомные остовы зависит, естественно, от природы вещества и характера задачи (см. ниже). Однако вид электронной плотности даже в изолированном атоме обычно не удается представить в простой аналитической форме. В результате приходится либо апеллировать к более или менее грубым приближенным методам, либо иметь дело с уравнением неизвестного вида. По этой причине представляется целесообразным вообще отказаться от полного вычисления энергетического спектра электронов в идеальной решетке, определяя его параметры из опыта. В полупроводниках для этой цели удобно использовать, например, явление циклотронного (диамагнитного) резонанса [2], [3] в металлах успех сулит использование гальваномагнитных данных [1] и исследование поглощения ультразвука в магнитном поле [4]. Динамическая теория при этом должна давать ответ на следующие вопросы [c.158]

В сильных магн. полях при низких темп-рах в вырожденных полупроводниках и полуметаллах наблюдаются те же резонансные осцилляц, зависимости, что и в металлах. В невырожденных полупроводниках возможно наблюдение только акустич. циклотронного резонанса. [c.57]

Наряду с К, о, в магн. поле в металлах и полупроводниках могут наблюдаться также квантовые эффекты др. природы размерное квантование в плоских плёнках, проволоках и цилиндрах, связанное с ограничением области движения (см. Квантовые размерные эффекты) или с интерференцией электронов (А ароно-ва Бома эффект), и розонапсные явления — циклотронный резонанс, резонанс на магнитных поверхностных уровнях, магнитофононный резонанс. [c.324]

Осцилляции коэф. поглощения полупроводника, находящегося в магн. поле, возможны также при непрямых переходах электронов (с участием поглощённого или излучённого фонона, необходимого для сохранения квазиимпульса при переходе), а также при запрещённых переходах, к-рые возникают при расщеплении валентных зон вследствие спин-орбитальпого взаимодействия. Эти эффекты используются для точного определения частот циклотронного резонанса электронов и дырок, для определения параметров зонной структуры полупроводников. [c.702]

Экспериментальные методы. Сказанное выше относилось к рассеянию носителей внутри одной зоны (долины) с энергетич. спектром носителей, вырожденный только по ориентации спина. В более сложных ситуациях (вырожденные зоны, многодолинные полупроводники) трудно определить теоретически, какой механизм рассеяния доминирует в той или иной областн темп-р и энергии носителей. Поэтому осн. источником сведений о механизме Р, н. з. является эксперимент. Механизм рассеяния импульса обычно определяют по измерению подзижности носителей заряда ц - = (е/m)ip и по ширине линии циклотронного резонанса Дшв = 1/тр. Входящее сюда Тр усреднено по энергии. Для невырожденного полупроводника усреднение сводится к замене f на Г. Поэтому, изучая температурные зависимости ц или Дое, можно отличить рассеяние на примесях, когда р Г /, от рассеяния на акустич. фононах, когда р еч для деформационного или [c.276]

ДиаиагнетшЕИ. Для них Р. м. обычно не выделяется в самостоят. объект исследования, поскольку подчиняется обычным законам взаимодействия электронов (связанных или свободных) с магн, полем. Ширина линии циклотронного резонанса в металлах и полупроводниках определяется длиной свободного пробега носителей заряда. Исключение составляют аномально сильные диамагнетики — сверхпроводники, где процессы Р. м. наиб, существенны в смешанном состоянии сверхпроводников второго рода. [c.322]

Применение свсрхсильных магнитных полей. Начало использованию сильных магн. полей в физ. исследованиях было положено трудами П. Л. Капицы. В кон. 1920-х гг. он провёл в полях до 320 кЭ обширные исследования магнетосопротивления, намагниченности, маз-нитострикции, Зеемана эффекта, траекторий заряж. частиц. Макс, интерес вызывают С. м. п. в физике твёрдого тела. Они применяются в исследованиях галь-ваномагн., термомагн., оптич., магн.-оптич., резонансных явлений. Оптич. и магн.-оптич. исследования свойств мн. веществ проведены в полях до 10 МЭ, в т. ч. при низких темп-рах исследовано влияние С. м. п. на энергетич. спектры, зонную структуру и др. характеристики твёрдого тела. В полях до 2 МЭ исследовались спектры поглощения и циклотронный резонанс в полупроводниках, Фарадея эффект в видимой и ИК-облас- [c.452]

О диамагнитной релаксации не приходится говорить, как об особом релаксационном процессе. Диамагнитные свойства обусловлены орбитальным движением заряженных частиц (в твердых телах — электронов), и потому диамагнитная релаксация — следствие обычных электронных взаимодействий в твердых телах. Так, например, гаирина циклотронного резонанса в металлах и полупроводниках определяется длиной свободного пробега электронов проводимости. [c.414]

В 1956 г. харьковскими физиками [63] был предложен новый метод наблюдения циклотронного резонанса в металлах. При исследовании циклотронного резонанса в полупроводниках кристаллическую пластинку помещают перпендикулярно магнитному полю и электромагнитная волна падает вдоль поля. Было предложено при исследовании циклотронного резонанса в металлах направлять магнитное поле вдоль металлической пластинки (рис. 34). В этом случае оси спиральных траекторий электронов находятся в плоскости пластинки. При поле 10 —10 э радиус орбиты электрона 10 .см и циклотронная частота лежит в области сантиметрового диапазона радиоволн. Если скин-слой имеет толщину порядка 10 см, то большую часть своего пути электрон будет находиться вне воздействия электромагнитного поля волны. Однако если период радиоволны окажется равным или кратным периоду обращения электрона, то электрон, влетая в скин-слой, будет ускоряться (или замедляться). Это ускорение аналогично ускорению заряженной частицы в дуантах циклотрона, поэтому явление резонансного взаимодействия электронов, движущихся [c.171]

Эксперименты по циклотронному резонансу в полупроводниках при использовании циркулярно поляризованного электромагнитного излучения позволили установить (см. гл. 11), что дырки и электроны вращаются в магнитном поле в противоположных направлениях, как и следовало ожидать для зарядов противоположного знака. Кроме того, было установлено, что прн одном направлеиии круговой поляризации электромагнитные волны поглощаются электронами, а при обратном—дырками. [c.343]

При таких условиях электропроводность полупроводника столь мала (в отличие от ситуации в металлах, см. т. 1, стр. 278), что возбуждающее электромагнитное поле может проникнуть в глубь образца достаточно далеко и вызвать резонанс при этом не возникает никаких трудностей, связанных с глубиной скин-слоя. С другой стороны, при таких условиях (низкие температуры, чистые образцы) число носителей, которые при тепловом равновесии способны участвовать в резонансе, может оказаться столь малым, что носители должны создаваться другим путем, например с помощью фотовозбуждения. Некоторые типичные данные, получающиеся при изучении циклотронного резонанса, представлены на фиг. 28.9. [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...