Способ измерения коэффициента диффузии электронов проводимости

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Рвспубннк

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К А9ТОРСКО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 894539 (И ) Дополнительное к авт. свнд-ау(22)Заявлено 15 ° 05 ° 78 (21) 2б17762/18-25 с нрисоеанненнем заявки М

{23)приоритет (51)М. Кд.

G 01 N 27/78

9юурарсиаиа6 канвтет

CCCP ае дааан нзабратенаа н аткрыткй

Опубликовано 30 ° 12 81 ° Бюллетень М 48 (53) УДК 550 ° .838(088.8) Дата опубликования описания 30 ° 12 ° 81 филиала АН СССР (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ

ЭЛЕКТРОНОВ ПРОВОДИМОСТИ

Изобретение может быть использовано для измерения коэффициентов диффузии электронов проводимости в физике и технике металлов и полупроводников.

Известен способ измерения коэффициентов диффузии спинов, основанный на измерении спада амплитуды сигнала эха f1) .

Известен, также способ измерения коэффициента диффузии электронов проводимости образца, помещенного в постоянное магнитное поле с линейным градиентом вдоль образца и поле СВЧ излучения, основанный на резонансном поглощении электромагнитной энергии электронами проводимости. В этом способе СВЧ излучение накладывается в виде двух импульсов, первый из которых поворачивает намагниченность образца на 90, а второй, приложенный через. время з — на 180 . Через время

2ф после воздействия первого импуль" са си тема излучает сигнал электрон2 ного спинового эха. По скорости спада амплитуды спинового эха определяют величину коэффициента диффузии электронов проводимости 12) .

Недостатком известных способов является то, что вследствие малой разрешающей способности радиотехнических устройств, возможно наблюдение сигналов спинового эха лишь е материалах с временами спиновой релакса-Т ции длиннее, чем 10 секунды. По этой причине явление спинового эха может наблюдаться лишь в очень ограниченном числе сверхчистых металлов.

Кроме того, импульсные измерения требуют применения сложной электронной техники.

Цель изобретения — измерение коэффициента диффузии в более широком

20 классе проводящих материалов, снижение требований к их чистоте, а также упрощение процесса измерения.

Поставленная цель достигается тем, что сначала измеряют ширину линии ре3 894539 4 зонвнснотчэ гкгглощения электромагнит- Измеряют ширины линий резонансного

HcN энергии в отсутствии. релаксации поглощения в этих образцах. Разность слонов на поверхности образца, затем этих ширин и определяет искомое энана.; поверхность образца наносят слой чение поверхностного вклада ьН . 3ащюводящего материала, иэмеРяют шири- 5 тем по приведенной выше формуле опну линии резонансного поглощения при ределяют значение коэффициента дифналичии поверхностной релаксации, по фузии электронов проводимости. г1ри разности ширин линий резонанса опре- толщине планки d = 4,2 10 см, дН деляют вклад, обусловленный гол ь ко 11 rc u oC = 2,5 получаем значение поверхностной релаксацией и опреде" 0 О 1б 3 см /с, что полностью соглаляют коэффициент диффузии по формуле суется с данными эксперимента по спи.новому эхо, проведенному на образцах айа.d лития рекордной чистоты ьН = 50

44 10 гс. где (гиромагнит.ное отношениесвободного электрона; коэффициент диффузии электронов проводимости; ширина линии резонансного поглощения, обусловленная релаксацией спинов на поверхности образца; наименьший размер образца; безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца.

> tLs

Полная наблюдаемая ширина ьН состоит из двух аддитивно складывающихся частей: ьН: — вышеупомянутая ширина и лН, — ширина обязанная релаксационным процессам в объеме образца.

Обычно ширина линии резонансного поглощения определяется Н, поэтому для увеличения aHs на поверхность образца любыми известными способами наносят тонкий слой вещества, способного эффективно увеличивать поверхностную релаксацию спина электрона проводимости. В качестве такого вещества может служить, например, фер.ромагнитный металл.

Измерение коэффициента диффузии . электронов проводимости в металлическом литии проводят следующим образом, /

На тонкий (меньше длины свободного пробега электрона проводимости) слой ферромагнитного сплава инвар напыляют в вакууме пленку исследуемого металла лития заданной толщины. Одновременно и в тех же самых условиях напыляют пленку исследуемого металла лития на диэлектрическую подложку, например, из фтористого лития. В образце, .напыленном йа диэлектрическую подложку, релаксация спина на поверх" ности практически равна нулю (аН О).

Формула изобретения

Способ измерения коэффициента диф20 фузии электронов проводимости образца, помещенного в постоянное магнитное поле с линейным градиентом вдоль образца и поле СВЧ излучения, основанный на резонансном поглощении

25 электромеханической энергии электронами проводимости, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью измерения коэффициента диффузии в более широком классе проводящих материалов, З0 снижеНия требований к их чистоте, а также упрощения процесса измерений, сначала измеряют ширину линии резонансного поглощения электромагнитной энергии в отсутствии релаксации спинов на поверхности образца, затем на поверхность образца наносят слой проводящего материала, измеряют ширину линии резонансного поглощения при наличии поверхностной релаксации, по

40 разности ширин линий резонанса on" ределяют вклад, обусловленный только поверхностной релаксацией, и определяют коэффициент диффузии по формуле

0 — гиромагнитное отношение свободного электрона; — коэффициент диффузии элект" ронов проводимости; — ширина линии резонансного поглощения, обусловленная релаксацией спинов на поверхности образца; — наименьший размер образца; — безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца. где

50 дН

Составитель. В. Майоршин

Редактор Н. Гришанова Техред Т. Маточка Корректор Г. Огар

Заказ 11475/70

Тираж 910 ПодписНое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Абрагам А. Ядерный магнетизм, М.,ИЛ, 1963.

894539

2. Cherkasov F..G. Kharakhashyan E;G. gudalov Ч.F - "РЬуз1сз

Rett", 1975, чо1. 50 A, N 6, р 399400 (прототип).