Способ определения энергетического спектра проводников

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еность измерен импульсатво, рееобразов ных частиц. Устрспособ, содержити 3, высокочастотенюатор 6 и региОпределение энерпроводников сводизнака и импульса ализующе атели 2 ный генера стрирующий етического тся к опре квазичасти ор 5, аблок 7.спектраелению деленных точках импульсного ства. Это во многих случаях необходимым условием вычисле помощи методов теор. Физики сических" характеристик про В процессе реализации спосо чается поперечная электронн ровка и влияние состояния п ти исследуемого объекта, 3 ил ед. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Физико-технический институт низких температур АН УССР (72) В.Д.Филь и А,М.Степаненко (53) 621.317.7(088.8)(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА ПРОВОДНИКОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить в опре- пространявляется ния при "класодников а исклюя фокуси- верхнос25 30 50 ференции перенесенного и опорного сигИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для определения энергетического спектра проводников.Определение энергетического спектра проводников сводится к определению знака и импульса квазичастиц в определенных точках импульсного пространства, что во многих случаях является необходимым условием вычисления при помощи методов теорфизнки "классическиххарактеристик проводников.Целью изобретения является повышение точности измерения импульса. заряженных частиц эа счет исключения поперечной электронной фокусировки и влияния состояния поверхности исследуемого объекта.На фиг, 1 представлена блок-схема измерений; на фиг. 2 - схема явления переноса звукового импульса, месторасположения электроакустических преобразователей и разреза; на фиг. 3 - пример экспериментальной записи зависимости суммарного сигнала интерференции, перенесенного по циклотронныморбитам заряженными частицами звукового импульса с когерентным опорнымсигналом, от величины и направлениямагнитного поля,Блок-схема устройства (фиг. 1),реализующего предлагаемый способ, сос.тоит из образца 1 с преобразователями 2 и 3 н разрезом 4 (фиг. 2), высокочастотного генератора 5, аттенюатора б и регистрирующего блока 7, Высокочастотный генератор 5, работающийв импульсном режиме, возбуждает передающий преобразователь .2. Часть энергии генератора 5, представляющая когерентный опорный сигнал, ответвляется и через аттенюатор б подается нарегистрирующий блок 7, где он интерферирует с сигналом, снимаемым с приемного преобразователя 3, возбуждаемого перенесенным звуковым импульсом,Оптимальная величина опорного сигнала устанавливается аттенюатором б. Длительность возбуждающего радиосигналав генераторе 5 выбирается такой, чтобы сигнал переноса во времени с нимперекрывался. Регистрирующий блок 7позволяет записывать результат интерналов в зависимости от величины обратного магнитного поля, Образец(фиг. 2) приготовлен из монокристаллаисследуемого проводника н имеет про 1 О 15 20 35 40 45 извольную форму с двумя плоскопараллельными срезами, к которым прикреплены электроакустические преобразователи 2 и 3. Примерно в средней части образца сделан разрез 4, препятствующий прямому прохождению звукового сигнала между преобразователями. Образец находится внутри криостата (на фиг,2 не показан), позволяющего работать при гелиевых температурах (для получения достаточной длины свободного пробега носителей заряда), и помещен в магнитное поле, величина которого может изменяться, а направление перпендикулярно волновому вектору звука.При данном направлении магнитного поля и волнового вектора звука (фиг.2) вклад в формирование предвестника дают только электроны (их орбиты обозначены сплошной стрелкой 8), дырочные же орбиты (пунктирная стрелка 9) отсекаются разрезом. Если поменять направление поля на противоположное, то будут отсекаться орбиты электронов. Таким образом, переносимый движущимися о циклотронным орбитам час. тицами звуковой сигнал в зависимости от знака орбит частиц появляется при единственном направлении поля, в то время как орбины частиц противоположного знака отсекаются разрезом.В .основе способа лежит явлениепереноса звукового импульса носителями заряда в поперечном магнитном поле (фиг. 2) . При вхождении звуковой волны в образец в нем порождается упорядоченное в пространстве возмущение электронной плотности, следящее за потенциальным рельефом волны. В магнитном поле Н, перпендикулярном волновому вектору звука о, это возмущение переносится на расстояние, равное экстремальному диаметру Пциклотронных орбит, и там порождает звуковое поле, распространяющееся со звуковой скоростью предвестник . Фаза высокочастотных колебаний в предвестнике2 СРе хе.п(Ь ----- ) и она изменяется лиеНкейна в зависимости от Н (здесь Ь - длина образца; Ре - экстремальный фермиевекий импульс; С - скорость света; е - заряд электрона).Если сравнить результат интерференции переносимого сигнала с когерентным ему опорным сигналом, имеющим фиксированную фазу ( в зависимости от величины обратного магнитного поля), то(1)1 О мы получим осциллирующую кривую, где каждой осцилляции будет соответствовать изменение фазы переносимого сигнала на 2 и, По периоду этих осцилля 1ций 0(-) можно вычислить эстремальныйНимпульс носителей зарядаТеРех 1 р 1Н Зависящая от магнитного поля разность фаз двух сигналов п 0 р реально соответствует -10 -104, что позволяет получить практически такую же точность определения Р, какая достижима в квантовоосцилляционных явлениях 17),Таким образом, для измерения экстремального импульса носителей заряда 2 О нужно определить период осцилляций в обратном поле и по формуле (1) вычислить величину импульса. Знак заряда определяется из взаимной ориента 25 ции магнитного поля, волнового вектора звука и местоположения разреза в образце.Записи (фиг. За,б) сделаны при противоположных направлениях поля, причем на записи, изображенной на фиг.За ЗО выделяются электронные орбиты; на записи, изображенной на фиг. Зб - дырочныеПредлагаемый способ одновременного35 определения знака и импульса носителей заряда применим при условии выполнения неравенства ц 7)1 (2 - длина свободного пробега носителей заряда). В этом случае он обеспечивает .высокую точность определения размеров поверхностей Ферми вследствие того, что звуковая волна взаимодействует с малоц электронной группой, летящей почти перпендикулярно о и имеющей угловой раствор по скоростям(ц 1) . Кроме того, поскольку переносимый сигнал формируется в объемепроводника, состояние поверхности образца не оказывает влияния на результат измерений,Формула изобретения Способ определения энергетического спектра проводников, заключающийся в возмущении равновесного движения носителей заряда в проводнике внешним полем в одной пространственно ограниченной области, отсечке части орбит движущихся в магнитном поле заряженных частиц, и регистрации отклика проводника на возмущение в зависимости от величины и направления магнитного поля в другой пространственно ограниченной области, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения импульса заряженных частиц, возмущение движения носителей заряда производят высокочастбтным акустическим импульсом, направление волнового вектора которого перпендикулярно направлению магнитного поля, отсечку орбит производят разрезая проводник между двумя пространственно ограниченными областями и пересекая область прямого прохождения акустического сигнала между ними, и регистрируют разность фаз между перенесенным заряженными частицами сигналом и возмущающим сигналом, по зависимости которой от величины магнитного поля определяют импульс заряженных частиц, а по направлению магнитного поля - знак их заряда.359735 ОМ ОФ оставитель В.Семенчук ехред М.Моргентал Кор ктор Л.Пата Редактор Т,Парф Заказ 6150/47 5 наб,Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектна Тираж 776 НИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 13035, Москва, Ж, Раушская