осцилляции зондгаймера

ОСЦИЛЛЯЦИИ ЗОНДГАЙМЕРА - периодич. зависимость кинетич. характеристик (коэф. электропроводности теплопроводности 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 энергией и проекцией импульса р на направление Н (р_Н), "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. поле ( - циклотронная частота), т. е. имеет место соотношение

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

к-рая является периодом осцилляции.

Рис. 1. Траектории электронов, сфокусированных магнитным полем.

Амплитуда осцилляции, напр. в сильном поле (радиус кривизны электронных орбит rd)убывает с увеличением поля H. Вклад в электронов из окрестности т. н. опорных точек ФП и электронов с экстремальным значением дS/др_н(д²S/др_н = 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

[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 р_н, 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 р_Н. При 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 осцилляцииН можно определить величину dS/dp_H 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/др_н 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.

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)проволоках Bi. Они используются для уточнения энергетич. спектра электронов проводимости. Возможность разделить вклады в О. 3. электронов с близкими характеристиками при rd 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      >>