Циклотронний резонанс (ЦР) Азбеля — Канера[1] — резонансне поглинання енергії високочастотного електромагнітного поля в металі на частотах , кратних частоті обігу електрона в магнітному полі, обумовлене багаторазовим синхронним прискоренням електронів на ділянці орбіти, що знаходиться в скін-шарі[2]. Був теоретично передбачений М. Я. Азбелем та Е. А. Канером у 1956 р.[3] Є науковим відкриттям, зареєстрованим у Державному реєстрі відкриттів СРСР, № 45 з пріоритетом від 31 січня 1956 р.
Періодичне синхронне прискорення електронів у вузькому скін-шарі нагадує прискорення електронів високочастотним електричним полем у проміжку між дуантами циклотрону. Аналогія із принципом дії циклотрону визначила назву резонансу — циклотронний резонанс.[4]
Слід відрізняти ЦР Азбеля — Канера від циклотронного резонансу (або, як назвали його автори відкриття, «діамагнітного резонансу»[5]), передбаченого Я. Г. Дорфманом[6] та Р. Б. Дінглом[7] для напівпровідника, поміщеного в постійне магнітне поле і в перпендикулярне йому поле циркулярно поляризованої електромагнітної хвилі з частотою , електричне поле якої внаслідок малої концентрації носіїв заряду можна вважати однорідним[8].
Умови спостереження
ЦР Азбеля-Канера спостерігається в умовах аномального скін-ефекту, коли глибина проникнення високочастотного поля в метал (глибина скін-шару) значно менше довжини вільного пробігу носіїв заряду , а ларморівський радіус траєкторії руху в магнітному полі , паралельному поверхні, задовольняє нерівності . Ці умови передбачають спостереження резонансу в чистих монокристалічних провідниках за низьких температур у сильних магнітних полях.[4]
Якісне пояснення
Геометрія експерименту зі спостереження ЦР Азбеля-Канера наведено на Рис. У паралельному поверхні магнітному полі існує група електронів (при замкнутій фермі-поверхні), орбіта яких проходить через скін-шар. При вони багаторазово повертаються в цей шар, хоча більшу частину часу проводять поза ним. Електричне поле у скін-шарі змінюється з часом із частотою . Якщо частота обертання електрона збігається з частотою поля, електрон прискорюватиметься електричним полем хвилі при кожному заході в скін шар. Очевидно, що те саме відбуватиметься, якщо частота поля кратна циклотронної частоти, , [4] .
Циклотронна частота залежить від ефективної циклотронної маси, де — переріз поверхні Фермі площиною постійного значення імпульсу електрона вздовж магнітного поля , — енергія Фермі. Особливості високочастотного імпедансу виникають при екстремальних значеннях частот , для яких . Особливості імпедансу формуються також електронами поблизу еліптичних опорних точок поверхні Фермі, у яких швидкість електронів спрямована вздовж магнітного поля. У цих точках , де — Гаусова кривина поверхні Фермі.[8][4]
Примітки
↑Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. Том 1, Учеб. пособие. — М.: Мир, 1979. — 399 с.