Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
Высокотемпературные сверхпроводники были открыты 18 лет назад, но по сей день остаются загадкой. Керамические материалы на основе оксида меди проводят электрический ток без потерь при намного более высокой температуре, чем обычные сверхпроводники, которая, впрочем, гораздо ниже комнатной. Далее...

осцилляции зондгаймера

ОСЦИЛЛЯЦИИ ЗОНДГАЙМЕРА - периодич. зависимость кинетич. характеристик (коэф. электропроводности15026-244.jpg теплопроводности15026-245.jpg термоэлектрич. коэф.) в тонких слоях проводника от магн. поля Н. Предсказаны в 1950 Э. Зондгаймером. О. 3. связаны с фокусирующей ролью магн. поля. Пучок электронов с одинаковыми энергией15026-246.jpg и проекцией импульса р на направление Н (рН), "стартовав" из одной точки поверхности в глубь образца и двигаясь по спиральной траектории, собирается в точке на противоположной поверхности, если электроны пройдут толщину образца (d)за целое число (N)периодов обращения в магн. поле15026-247.jpg (15026-248.jpg - циклотронная частота), т. е. имеет место соотношение

15026-249.jpg

Здесь15026-250.jpg - угол, образуемый вектором Н и нормалью п к поверхности пластины (рис. 1), е - элементарный заряд, S - площадь сечения ферми-поверхности (ФП) плоскостью рН=const. В изотропных металлах это условие обеспечивает максимальные15026-251.jpg и15026-252.jpg Условно (*) будет вновь выполнено, если поле Н изменится на величину

15026-253.jpgк-рая является периодом осцилляции.

15026-254.jpg

Рис. 1. Траектории электронов, сфокусированных магнитным полем.

Амплитуда осцилляции, напр.15026-255.jpg в сильном поле (радиус кривизны электронных орбит r15026-256.jpgd)убывает с увеличением поля H. Вклад в15026-257.jpg электронов из окрестности т. н. опорных точек ФП и электронов с экстремальным значением дS/дрн15026-258.jpg2S/дрн = 0) пропорционален Н-4 и Н -5/2. Если грани пластины совпадают с плоскостью симметрии кристалла, то амплитуда O. З. тем больше, чем выше степень диффузности отражения электронов, т. е. степень несовершенства поверхности проводника. При чисто зеркальном отражении импульсы электронов - падающего (р)и отражённого (р') границей образца - скореллированы и удовлетворяют условию

15026-259.jpg [пр] = [nр'].

В этом случае О.З. возможны лишь при многоканальном отражении, когда есть неск. неэквивалентных состояний для отражённого электрона. О. 3. при этом формируют также электроны с рн, при к-рых изменяется число каналов зеркального отражения.
Для электронов на открытых сечениях ФП следует учитывать дрейф электронов в плоскости, перпендикулярной Н, к-рый не зависит от рН. При15026-260.jpg только электроны с открытыми траекториями формируют О.З. Их смещение в глубь образца за период одинаково во всём слое открытых сечений ФП, и все они участвуют в формировании О. 3. Амплитуда О. 3. не зависит от Н и тем больше, чем выше степень зеркальности отражения электронов (при зеркальном отражении амплитуда в l/d раз больше, чем при диффузном, где l - длина свободного пробега электронов).
По периоду осцилляции15026-261.jpgН можно определить величину dS/dpH для электронов, формирующих О. 3., а по величине амплитуды - вероятность зеркального отражения их при разл. углах падения на поверхность проводника.
В проволоках и поликристаллич. образцах амплитуда О. 3. значительно меньше, чем в монокристаллич. пластинах. В проволоках с овальным поперечным сечением (рис. 2,а) О. 3. формируют электроны, дрейфующие вдоль хорды экстремального поперечного сечения ФП, и амплитуда О.З. в (d/r)1/2 раз меньше, чем в 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 поверхности проводника. В поликристаллах амплитуда О. З. уменьшается за счёт усреднения по различным кристаллографич. ориентациям кристаллитов, а период О. З. определяется абс. экстремумом дS/дрн при всевозможных ориентациях Н. Исключением являются лишь щелочные металлы, ФП к-рых близка к сфере. В этом случае амплитуды О. З. в моно-и поликристаллах практически не различимы.

15026-262.jpg

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 (d15026-263.jpgl)проволоках Bi. Они используются для уточнения энергетич. спектра электронов проводимости. Возможность разделить вклады в О. 3. электронов с близкими характеристиками при r15026-264.jpgd позволяет изучать локальные изменения геометрии ФП, вызванные, напр., давлением.
При распространении звуковых или эл--магн. волн сквозь тонкий проводник О. З. наблюдаются даже в тех случаях, когда размерный 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 magnetic field on the conductivity of thin metallic films, "Phys. Rev.", 1950, v. 80, p. 401; Ваbiskin J., Siebenmann P., New type of oscillatory magnetoresistance in metals, "Phys. Rev.", 1957, v. 107, p. 1249; см. также лит. при ст. Размерные эффекты.

В. Г. Песчанский.

  Предметный указатель