Способ определения плотности электронов в монокристаллах металла

 

Изобретение относится к области определения параметров энергетического электронного спектра металлов, в частности плотности электронов со средней скоростью вдоль направления магнитного поля, равной нулю. Способ определения плотности электронов в монокристаллах металла осуществляют следукндим образом. Помещают образец в криостат с жидким гелием, обеспечивающим температуру 1,5-4,2 К. Туда же помещают сверхпроводящий соленоид, создающий магнитное поле напряженностью до 8 Т. Коэффициент поглощения ультразвука измеряют с помощью стандартной импульсной методики. К образцу прикрепляют пьезоэлектрические преобразователи, взаимная непараллельность которых не превьшает 10 рад. Образец закрепляют в поворотном устройстве, обеспечивающем возможность его вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Ориентируют образец по осям X, Y, Z. При его вращении изменение угла в происходит в главной кристаллографической плоскости (010). Зависимость амплитуды квантовых осцилляции коэффициента поглощения ультразвука Г измеряют при различных углах 0 , строят зависимости и определяют плотность электронов по формуле, приведенной в описании изобретения. Способ имеет повышенную достоверность и прост в реализации. 2 ил. ( (Л со О)

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

{51)4 G 01 N 27/72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

sea ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4119311/24-21 (22) 16.09.86 (46) 15.11.88. Бюл. И- 42 (72) В.И.Макаров, А.А.Слуцкин, В.С.Клочко и A.À.Ñàíüêîâ (53) 621, 317.44 (088. 8) (56) Kaganov M.I Slutskin А.А.

Coherent Magnetic Breakdown. — Phys

Rev. 1983, ч. 98, р. 189.

Каганов М.И., Эпельман В.С. Электроны проводимости. M.: Наука, 1985, с. 265-268. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

ЭЛЕКТРОНОВ В МОНОКРИСТАЛЛАХ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к области определения параметров энергетического электронного спектра металлов, в частности плотности электронов со средней скоростью вдоль направления магнитного поля, равной нулю. Способ определения плотности электронов в монокристаллах металла осуществляют следующим образом. Помещают образец в криостат с жидким гелием, обеспе.8К 14 7767 А I чивающим темпеРатУРУ f 5-4,2 К Туда же помещают сверхпроводящий соленоид, создающий магнитное поле напряженностью до 8 Т. Коэффициент поглощения ультразвука измеряют с помощью стандартной импульсной методики, К образцу прикрепляют пьезоэлектрические преобразователи, взаимная непараллельность которых не превышает

10 рад. Образец закрепляют в поворотном устройстве, обеспечивающем возможность его вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Ориентируют образец по осям Х, Y Z.

При его вращении изменение угла 8 происходит в главной кристаллографической плоскости (010). Зависимость амплитуды квантовых осцилляций коэффициента поглощения ультразвука Г измеряют при различных углах 8, строят зависимости и определяют плотность электронов по формуле, приведенной в описании изобретения. Способ имеет повышенную достоверность и прост в реализации. 2 ил.

1437767

15 t

Изобретение относится к способам определения параметров энергетического электронного спектра металлов, в частности плотности электронов n(I z ) ,О со средней скоростью вдоль направления магнитного поля, равной нулю (P > — проекция импульса электронов о со средней скоростью, равной нулю, на направление магнитного поля).

Цель 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, от квадрата 20 у . гла между направлением магнитного

Поля и кристаллографической осью образца при напряженности магнитного поля Н ) H о (Н о — напряженность поля магнитного пробоя), обусловленной интерференционными явлениями в металлах в условиях магнитного пробоя.

При вращении кристалла изменяется угол 8 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 Н 1 ., но и величиной угла между направлени- 40 ем магнитного поля и кристаллографической осью образца, в направлении которой происходит магнитный пробой.

Это накладывает ограничение на интервал необходимых изменении угла ;

6: I 6 l Ñ Cс =- Р/bV (b — вектор обратной кристаллической решетки металла в направлении, перпендикулярном плоскости вращения образца).

Условием существования квантовых осцилляций кинетических характеристик металла является соотношение между радиусом орбиты электрона в магнитном поле r и длиной свободного пробе"

К га 1 : 1 г н и 1ц Н ЕТ (Р— магнитный момент электрона; К вЂ” постоянная Больцмана; Т вЂ” температура). Такие условия можно реализовать для чистых металлов при низких темпера— турах,с(, 4P — угол существования и ширина слоя магнитопробойной конфигурации.

На фиг. 1 приведена схема вращения образца, Волновой вектор ультразвука q направлен вдоль оси Z, -1

I! Z. Образец вращают вокруг оси Y поэтому изменение угла 8 происходит в плоскости XOZ которая должна быть одной из главных кристаллографических плоскостей монокристалла.

На фиг. 2 представлена экспериментальная зависимость амплитуды квантовых осцилляций коэффициента поглощения ультразвука Г в олове от квадра та угла 9 . Экспериментальные точки соединены отрезками прямых произвольным образом. Стрелками обозначены экстремумы зависимости Г(6 ).

"°

Предлагаемый способ определения плотности числа электронов осуществляют следующим образом.

Образец помещают в криостат с жидким гелием, обеспечивающий получение температур в интервале 1,5-4,2 К, В этом же криостате размещают сверхпроводящий соленоид, создающий магнитное поле напряженностью до 8 Т. Коэффициент поглощения ультразвука измеря ют с помощью стандартной импульсной методики. 1астота ультразвука у доляна удовлетворять условию q1 1, где 1 — длина свободного пробега электрона. Для создания в образце ультразвуковой волны к образцу прикрепляют пьезоэлектрические преобра зователи. Взаимная непараллельность преобразователей не должна превышать

10 рад.

Образец с пъезопреобразователями закрепляют в поворотном устройстве, обеспечивающем возможность вращения образца в двух взаимно перпендикуляр- ных плоскостях. С помощью этого устройства образец олова ориентируют так, что его кристаллографические направления,(100), (010j и (001) соответствовали осям Х, Y и Е (фиг. 1), Таким образом, при вращении образца изменение угла 8 происходит в главной кристаллографической плоскости (010) . Зависимость амплитуды квантовых осцилляций коэффициента поглощения ультразвука Г измеряют при различных углах (8 Ы =4Г/Ь.

По полученным экспериментальным данным строят зависимость Г(62) при зафиксированном значении напряжен1437767 4

) Е = 1,0 Т, измеряют амплитуду квантовых осцгглАяэтой зави- ций коэффициента поглощения ультратронов звука при различных зна гениях угла вращения образца, определяют период

5 зависимости амплитуды квантовых осцилляций кинетических характеристик металла от квадрата угла вращения, а плотность электронов в монокристалквант маг- 10 ле металла определяют по формуле ности г агнитного поля Н определяют период Л (6 ) симости и плотность элек

n(P z ) по формуле о 1 d(8 ) Ь

n(P )

2 2 0 ц (ф = 4,14 10 Гс. см нитного потока) . где n—о

25

Л(В2) формула изобретения

Способ определения плотности !5 электронов в 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, ! превышающей 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, HB направление магггитного поля; напряженность 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;

4, 14- 10 Гс см — квант магнитного потока.

1437767

Ьф с

+I ф

Составитель А. Синченко

Редактор А. Огар Техред А.Кравчук Корректор,М, Демчик

Заказ 5887/44

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4