Способ определения плотности электронов в монокристаллах металла

)7 51)4 С 01 И 27 БРЕТЕНИ Щ Чг ЛЬСТВ СВИ Н АВТОРСН(56)Сойег луцкин,в ультразвука измеряют с и дартной импульсной метод цу прикрепляют пьезоэлек преобразователи, взаимна лельность которых не пре 10 1 рад. Образец закрепл воротном устройстве, обе йз 1 сп А.АМоюп.189.ман В.С.Наука,непарал- ппает Кеч.,Кароныс 26 ект 85,в ечивающем возможность его вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.Ориентируют образец по осям Х, У, ЕПри его вращении изменение угла дпроисходит в главной кристаллографической плоскости (010). Зависимостамплитуды квантовых осцилляций коэффициента поглощения ультразвука Гизмеряют при различных углах 8,строят зависимости и определяют плотность электронов по формуле, приведенной в описании изобретения. Способ имеет повышенную достоверность ипрост в реализации, 2 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ 119311(24-216.09.865,11.88. Бюл. Р(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИЭЛЕКТРОНОВ В МОНОКРИСТАЛЛАХ МЕТАЛЛА(57) Изобретение относится к областиопределения параметров энергетического электронного спектра металлов, вчастности плотности электронов сосредней скоростью вдоль направлениямагнитного поля, равной нулю. Способопределения плотности электронов в монокристаллах металла осуществляют следующим образом. Помещают образец в криостат с жидким гелием, обеспещим температуру 1,5мещают сверхпроводяющий магнитное полео 8 Т. Коэффициент 4,2 К. Тудащий соленоид, напряженносоглощения мощью станки, К образ- рическиеИзобретение относится к способам определения параметров энергетического электронного спектра металлов, в частности плотности электронов п(1)эо со средней скоростью вдоль направления магнитного поля, равной нулю (Р 2 - проекция импульса электроновосо средней скоростью, равной нулю, на направление магнитного поля). 10Цель изобретения - повышение досТоверности и упрощение способа апре". деления плотности числа электронов в металлах.Способ основан на использовании физического эффекта периоцической зависимости амплитуды квантовых осцилляций кинетических характеристик металла, в частности коэффициента поглощения ультразвука Г, ат квадрата 20 у. гла между направлением магнитного Поля и кристаллографическай осью образца при напряженности магнитного поля Н ) Н о (Н о - напряженность поля магнитного пробоя), обусловленной 25 интерференционными явлениями в металлах в условиях магнитного пробоя,При вращении кристалла изменяется угол 6 между направлением вектора магнитного поля и кристаллографичес- ЗО кой осью образца, в результате чего изменяются условия интерференции электронных волн в металле и, как следствие, наблюдается периодическая зависимость амплитуды коэффициента поглощения ультразвука от угла .8 . Область существования магнитного пробоя в металле ограничена не только напряженностью магнитного поля НН, но и величиной угла между направлени ем магнитного поля и кристаллографической осью образца, в направлении которой происходит магнитный пробой. Это накладывает ограничение на интервал необходимых изменении угла 4;6:6ь с =- 6 Р/ЬЧ (Ь - вектор обратной кристаллической решетки металла в направлении, перпендикулярном плоскости вращения образца).Условием существования квантовых осцилляций кинетических характеристик металла является соотношение между радиусам орбиты электрона в магнитном поле г и длиной свободного пробе"Нга 1 : 1 ) г н и 4 НЕТ ( р - магнитный момент электрона; К - постоянная Больцмана; Т - температура). Такие условия можно реализовать для чистых металлов при низких температурах,с, дР - угол существования иширина слоя магнитопробойной конфигурации.На фиг. 1 приведена схема вращения образца, Волновой вектор ультразвука ч направлен вдоль оси Е,Ч 1 Е. Образец вращают вокруг оси У,поэтому изменение угла 8 происходитв плоскости ХОЕ, которая должна бытьодной из главных кристаллографическихплоскостей монокристалла.На фиг. 2 представлена экспериментальная зависимость амплитудыквантовых осцилляций коэффициента поглощения ультразвука Г в олове от квадрата угла 9, Экспериментальные точкисоединены отрезками прямых произвольным образом. Стрелками обозначеныэкстремумы зависимости Г(62),"Предлагаемый способ определенияплотности числа электронов осуществляют следующим образам.Образец помещают в криостат с жидким гелием, обеспечивающий получениетемператур в интервале 1,5-4,2 К, Вэтом же криостате размещают сверхпроводящий соленоид, создающий магнитноеполе напряженностью до 8 Т. Коэффициент поглощения ультразвука измеряют с помощью стандартной импульснойметодики. 1 астота ультразвука ю доля "на удовлетворять условию ч 1 ) 1,где 1 - длина свободного пробегаэлектрона. Для создания в образцеультразвуковой волны к образцу прикрепляют пьезоэлектрические преобразователи. Взаимная непараллельностьпреобразователей не должна превышать10 рад.Образец с пъезопреобразователямизакрепляют в поворотном устройстве,обеспечивающем возможность вращенияобразца в двух взаимно перпендикуляр-ных плоскостях. С помощью этого устройства образец олова ориентируюттак, что его кристаллаграфическиенаправления,100 , 010 и 00 1соответствовали осям Х, У и Е(фиг, 1), Таким образом, при вращенииобразца изменение угла 8 происходитв главной кристаллографической плоскости (010) . Зависимость амплитудыквантовых осцилляций коэффициентапоглощения ультразвука Г измеряютпри различных углах (8( Ы =дР/Ь,По полученным экспериментальным данным строят зависимость Г(82) призафиксированном значении напряжен) Б = 1,0 Т, измеряют амплитуду квантовых осцпляэтой зави- ций коэфФициента поглощения ультра- тронов звука при различных зна.ениях углавращения образца, определяют период5зависимости амплитуды квантовых осцилляций кинетических характеристикметалла от квадрата угла вращения,а плотность электронов в монокристалквант маг ле металла определяют по Формуле ности магнитного поля Н определяют период Л (В) симости и плотность элек п(Р х ) по Формуле 1 1(Е 2) Ьп(Р ) - е Н(ф = 4,14 10 Гс смнитного потока) . о 1 Л(8)Ь 2п(Р )-ф-- 7- 2 Н где и -еР2 д(9) ф= формула изобретения Способ определения плотности 15 электроновв монокристаллах металла, включающий воздействие на монокристалл металла однородным магнитным полем и измерение амплитуды квантовых осцилляций макроскопических характеристик металла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности и упрощения способа, воздействуют на образец однородным магнитным полем с напряженностью, 25превышающей напряженность поля магнитного пробоя, вращают монокристалл металла вокруг кристаллографической оси, перпендикулярной направлению магнитного поля, в интервале углов, меньших угла существования магнитопробойной конФигурации, воздействуют на образец ультразвуковой волной,плотность электронов;проекция импульса электронов со средней скоростью, равной нулю, на направление магнитного полянапряженность магнитного поля;вектор обратной кристаллической решетки металла в направлении, перпендикулярном плоскости вращения образца;период зависимости амплитуды квантовых осцилляций кинетических характеристик металла от квадрата угла вращения образца;74, 14. 10 Гс см - квант магнитного потока.Редактор А. О аэ 5887 44 к Ю МПроизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 847 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 13035, Москва, Ж, РаувЬф ф с + Подписноемитета СССРоткрытийя наб д, 4/5