комбинированный резонанс

КОМБИНИРОВАННЫЙ РЕЗОНАНС - возбуждение квантовых переходов между магн. подуровнями электрона переменным электрич. полем К. К. р. отличается от электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), к-рый возбуждается переменным магн. полем. К. р. обусловлен взаимодействием между спиновым магн. моментом электрона и полем Е (см. Спин-орбитальное взаимодействие ).К. р. был впервые предсказан для зонных носителей заряда в кристаллах, для к-рых он может превышать по интенсивности ЭПР на 7 - 8 порядков [1].

Схема расщепления уровней Ландау на спиновые подуровни, штриховые стрелки указывают циклотронный (ЦР) и парамагнитный (ЭПР) резонансы, сплошные стрелки - комбинированный резонанс.

В отсутствие спин-орбитальной связи электрон в постоянном однородном магн. поле Н совершает два независимых движения: орбитальное, описываемое квантованием Ландау, и спиновое. Переходы между Ландау уровнями возбуждаются переменным электрич. полем и отвечают циклотронному резонансу (ЦР). Они происходят на циклотронной частоте = =еН/тс (е - заряд электрона, m- его эфф. масса). Переходы между двумя спиновыми уровнями, принадлежащими одному уровню Ландау, возбуждаются переменным магн. полем, отвечают ЭПР и происходят на частоте, определяемой соотношением (рис.). Отношение интенсивностей ЦР и ЭПР определяется квадратом отношения электрич. дипольного момента перехода для ЦР [-т. н. магнитная длина] к магн. моменту для ЭПР (- магнетон Бора, =4*10^-11 см - комптонов-ская длина волны). В полупроводниках обычно 10^-6 см, поэтому ЦР в 10¹⁰ раз интенсивнее, чем ЭПР.

Спин-орбитальная связь нарушает автономность орбитального и спинового движений. В результате поле К действует не только на заряд электрона, но и на его спин, что вызывает К. р. Он возбуждается на частоте и на комбинац. частотах (п - целое число). Сильное воздействие поля E обеспечивает высокую интенсивность К. р. даже при относительно слабой спин-орбитальной связи. В результате интенсивность К. р. меньше интенсивности ЦР, но может значительно превышать интенсивность ЭПР.

Чем ниже симметрия кристалла, тем интенсивнее К. р. Резонанс на примесных центрах [Н. Бломберген (N. Bloembergen), 1961], как правило, слабее, чем для зонных носителей заряда [2].

К. р. был обнаружен на зонных электронах в п-InSb (на спиновой и комбинационной частотах), на зонных дырках в одноосно деформированном Ge, на нецентросимметрнчных примесных центрах в Si и Ge, на дислокациях в Si и др. К. р. является методом изучения тонких деталей зонной структуры кристаллов [2], симметрии примесных центров [3] и структурных дефектов в них [4].

Лит.: 1) Рашба 3. И., Свойства полупроводников с петлей экстремумов, "ФТТ", 1960, т. 2, с. 1224; 2) Рашба Э. И., Комбинированный резонанс в полупроводниках, "УФН", 1964, т. 84, с. 557; 3) Электрические эффекты в радиоспектроскопии. Сб. ст., под ред. М. Ф. Дейгена, М., 1981; 4) Кведер В. В. и др., Комбинированный резонанс на дислокациях в кремнии, "Письма в ЖЭТФ", 1986, т. 43, с. 202.

Э. И. Рашба.

   <<      Предметный указатель      >>