ЦИКЛОТРОНФОНОННЫЙ РЕЗОНАНС

-резонансное поглощение эл.-магн. энергии, обусловленное переходами электронов между уровнями Ландау при участии оптич. фононов. Наблюдается при распространении эл.-магн. волн в полупроводнике, находящемся в пост. магн. полеH.Необходимыми условиями возникновения Ц.-ф. р. являются наличие достаточно сильного (квантующего) магн. поляH>mckT/|e|(т -эфф. масса электрона,T-темп-ра,е -заряд электрона; см.Гальваномагнитные явления)и оптич. ветви в колебат. спектре полупроводника (см.Колебания кристаллической решётки).

Электроны в квантующем магн. поле имеют непрерывный энергетич. спектр для движения вдоль магн. поля и дискретный - для поперечного движения. Если зависимость энергии электрона от его квазиимпульсаpизотропна и квадратична, то энергия электрона определяется соотношением (см.Ландау уровни):

Здесьn- целое положит. число,р_H-компонента квазиимпульса в направленииH,w_с= |е|Н/тс- циклотронная частотаэлектрона. Условие(w - частота внеш.эл.-магн. поля,р_Hфиксировано) приводит кциклотронному резонансу.Однако если расстояние между уровнями Ландау совпадает с суммой или разностью энергий оптич. фонона и фотона, в поглощении эл.-магн. энергии также наблюдается резонанс на частоте w (рис. 1).

Рис. 1. Электронные переходы с участием оптическогофонона (=1).

Если учесть возможность многофононных и многофотонных процессов, условие циклотрон-фононного резонанса будет иметь вид:

Здесь w₀- частота оптич. фонона. Величинаi-l называется номером гармоники. Далее будет считатьсяi₁= 1,i₂= b1.

Ц.-ф. р. обусловлен перебросом электронов между уровнями Ландау за счёт взаимодействия электронов с оптич. фононами и фотонами. В отсутствие фотона Ц.-ф. р. переходит вмагнитофононный резонанс.Коэф. поглощения эл.-магн. энергии при Ц.-ф. р. зависит от характера поляризации эл.-магн. волны. Если вектор электрич. поля волныE|H,то Ц.-ф. р. имеет место, в обратном случае Ц.-ф. р. отсутствует.

Коэффициент затуханияxволны зависит от величины расстройки резонанса D_i= w - w_i(w_i-резонансная частота).

Кривая поглощения (рис. 2) резко асимметрична. При определ. условиях линия Ц.-ф. р. может принимать более сложную форму, напр. расщепиться на неск. линий, и у осн. линий Ц.-ф. р. могут появиться спутники. Ц.-ф. р. чувствителен к внеш. воздействиям: напр., наличие поперечного пост. электрич. поля "размывает" пикx.

Рис. 2. Линия поглощения циклотрон-фононного резонанса.

Если хотя бы один из размеров образцаdдостаточно мал (напр., образец - тонкая плёнка), то возникает дополнит. размерное квантование спектра (см.Квантовые размерные эффекты).Если осьоzнаправлена вдоль толщины плёнки, то энергетич. спектр электронов имеет вид

Дискретизация электронного спектра в направленииоzприводит к т. н. размерно-фононному резонансу, связанному с переходом электрона между уровнями размерно-квантованного спектра за счёт поглощения оптич. фонона и фотона. Если вдоль осиоzприложить квантующее полеH,то электронный спектр становится полностью дискретным и условие резонанса приобретает вид

Из ур-ния (4) видно, что кроме линий Ц.-ф. р. (п²₁- n²₂= 0) и размерно-фононного резонанса (i= 0) возникают новые серии линий размерно-циклотрон-фононного резонанса.

Наряду с обычным Ц.-ф. р. наблюдаются Ц.-ф. р., сопровождающийся переворотом спина электрона, и много-фононный Ц.-ф. р. В полупроводнике при определ. условиях существует такая область параметров, в к-рой дисперсия преобладает над затуханием волны, и может возникать широкий набор циклотрон-фононных волн.

Лит.:Баканас P. К., Басе Ф. Г., Левинсон И. Б., Циклотрон-фононный резонанс в полупроводниках. "ФТП", 1978, т. 12, в. 8. с. 1457.Ф. Г. Касс.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.

циклотронфононный резонанс—фпп cyclotronphonon resonance...Русско-английский словарь по физике