Русская Википедия:Циклотронный резонанс Азбеля — Канера
Циклотронный резонанс (ЦР) Азбеля — Канера[1] — резонансное поглощение энергии высокочастотного электромагнитного поля в металле на частотах <math>\omega</math>, кратных частоте обращения электрона в магнитном поле <math>\omega_c</math>, обусловленное многократным синхронным ускорением электронов на участке орбиты, находящемся в скин-слое[2] . Был теоретически предсказан М. Я. Азбелем и Э. А. Канером в 1956 г.[3] Является научным открытием, зарегистрированном в Государственном реестре открытий СССР, № 45 с приоритетом от 31 января 1956 г.
Периодическое синхронное ускорение электронов в узком скин-слое <math>\delta</math>напоминает ускорение электронов высокочастотным электрическим полем в зазоре между дуантами циклотрона. Аналогия с принципом действия циклотрона определила название резонанса — циклотронный резонанс.[4]
Следует отличать ЦР Азбеля — Канера от циклотронного резонанса (или, как назвали его авторы открытия, «диамагнитного резонанса»[5]), предсказанного Я. Г. Дорфманом[6] и Р. Б. Динглом[7], для полупроводника, помещённого в постоянное магнитное поле и в перпендикулярное ему поле циркулярно поляризованной электромагнитной волны с частотой <math>\omega\backsim \omega_c</math>, электрическое поле которой вследствие малой концентрации носителей заряда можно считать однородным[8].
Условия наблюдения
ЦР Азбеля-Канера наблюдается в условиях аномального скин-эффекта, когда глубина проникновения высокочастотного поля в металл (глубина скин-слоя) <math>\delta </math> существенно меньше длины свободного пробега носителей заряда <math>l</math>, а ларморовский радиус <math>r_H</math> траектории движения в магнитном поле <math>H</math>, параллельном поверхности, удовлетворяет неравенству <math>\delta \ll r_H \ll l</math>. Эти условия предполагают наблюдение резонанса в чистых монокристаллических проводниках при низких температурах в сильных магнитных полях.[4]
Качественное объяснение
Геометрия эксперимента по наблюдению ЦР Азбеля-Канера приведена на Рис. В параллельном поверхности магнитном поле существует группа электронов (при замкнутой ферми-поверхности), орбита которых проходит через скин-слой. При <math> r_H \ll l</math> они многократно возвращаются в этот слой, хотя большую часть времени проводят вне него. Электрическое поле в скин-слое меняется со временем с частотой <math>\omega</math> . Если частота вращения электрона <math>\omega_c</math> совпадёт с частотой поля, электрон будет ускоряться электрическим полем волны при каждом заходе в скин слой. Очевидно, что то же самое будет происходить, если частота поля кратна циклотронной частоте, <math>\omega=n \omega_c</math>, <math>n=1,2,3...</math>[4].
Циклотронная частота <math>{{m}_{c}}=\frac{eH}{{{m}_{c}}c}</math> зависит от циклотронной массы <math>{{m}_{c}}=\frac{1}{2\pi }\frac{\partial S}{\partial {{\varepsilon }_{F}}}</math>, где <math>S</math> — сечение поверхности Ферми плоскостью постоянного значения импульса электрона вдоль магнитного поля <math>{{p}_{H}}=const</math>, <math>\varepsilon_F</math> — энергия Ферми. Особенности высокочастотного импеданса возникают при экстремальных значениях частот <math>\omega =n{{\left( {{\omega }_{c}} \right)}_{extr}}</math>, для которых <math>\frac{\partial {{\omega }_{c}}}{\partial {{p}_{H}}}=0</math>. Особенности импеданса формируются также электронами вблизи эллиптических опорных точек поверхности Ферми, в которых скорость электронов <math>v_F</math> направлена вдоль магнитного поля. В этих точках <math>{{m}_{c}}=\frac{1}{v_F\sqrt{K}}</math>, где <math>K</math> — гауссова кривизна поверхности Ферми.[8][4]
Примечания
- ↑ Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Том 1, Учеб. пособие. — М.: Мир, 1979. — 399 с.
- ↑ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ УЧЕНИХ УКРАЇНИ, ЗРОБЛЕНІ ЗА ПЕРІОД 1938—1990 рр.(державна реєстрація) Наука та інновації. 2008. Т 4. No 5. С. 47
- ↑ Азбель М.Я., Канер Э.А. Теория циклотронного резонанса в металлах // ЖЭТФ.— 1956.— Т. 30.— С. 811—814
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Абрикосов А. А. Основы теории металлов. — Издание 2-е, испр. и доп. — Москва: Физматлит, 2009. — 600 с. — ISBN 978-5-9221-1097-6.
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ R. B. Dingle, Some magnetic properties of metals — III. Diamagnetic resonance. Proc. Roy. Soc. A 212, 38 (1952). https://doi.org/10.1098/rspa.1952.0064
- ↑ 8,0 8,1 И. М. Лифшиц, М. Я. Азбель, М. И. Каганов. Электронная теория металлов. М.: Наука, 1971. — 416 с.
