Спин-циклотронный резонанс в электронном антимониде индия при низких температурах

Предложена интерпретация известных экспериментальных данных по измерению магнитного резонанса в легированных теллуром кристаллах антимонида индия n-типа со степенью компенсации K ≈ 0.1 теллура (водородоподобные доноры) цинком (водородоподобные акцепторы) на частоте 10 МГц в квантующем внешнем магнитном поле с индукцией от 0.17 до 1.70 Тл при температуре жидкого гелия. Выявлено, что наблюдаемый резонанс обусловлен поглощением электронами c-зоны квантов энергии радиочастотного (10 МГц) излучения. Переход электрона между соседними уровнями Ландау обеспечивается электрической компонентой радиоволны, а между зеемановскими подуровнями — магнитной компонентой. Количество поглощенных радиочастотных квантов при резонансе увеличивается от 3.9 · 10⁴ до 1.6 · 10⁵ при увеличении концентрации электронов в c-зоне от 6 · 10¹⁵ до 5 · 10¹⁸ см^–3 при приблизительно постоянной степени компенсации. Расчетным путем показано, что ширина линий магнитного резонанса (“от пика до пика” первой производной от сигнала поглощения радиоволн по внешнему магнитному полю) определяется флуктуациями потенциальной энергии электронов в кристаллах вследствие их легирования и компенсации.

1. Handbook Series on Semiconductor Parameters. 1, Eds. M. Levinshtein, S. Rumyantsev, M. Shur, Singapore, World Scientific (1996)

2. Э. И. Рашба. Успехи физ. наук, 84, № 4 (1964) 557—578

3. Н. А. Поклонский, А. Н. Деревяго, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 87, № 4 (2020) 595—604

4. М. В. Кондратьев. ФТП, 20, № 8 (1986) 1485—1987

5. H. Kahlert, G. Bauer. Phys. Rev. B, 7, N 6 (1973) 2670—2682

6. G. Bemski. Phys. Rev. Lett., 4, N 2 (1960) 62—64

7. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, С. Л. Поденок. Статистическая физика полупроводников, Москва, КомКнига (2005)

8. O. Madelung. Semiconductors: Data Handbook, Berlin, Springer (2004)

9. N. A. Poklonski, A. N. Dzeraviaha, S. A. Vyrko, A. G. Zabrodskii, A. I. Veinger, P. V. Semenikhin. AIP Adv., 11, N 5 (2021) 055016(1—9)

10. М. В. Кондратьев. ФТТ, 19, № 2 (1977) 616—617 [M. V. Kondrat’ev. Sov. Phys. Solid State, 19, N 2 (1977) 357—358]

11. M. Dressel, G. Grüner. Electrodynamics of Solids. Optical Properties of Electrons in Matter, Cambridge, Cambridge University Press (2003)

12. D. Jena. Quantum Physics of Semiconductor Materials and Devices, Oxford, Oxford University Press (2022)

13. Н. Б. Брандт, С. М. Чудинов. Успехи физ. наук, 137, № 3 (1982) 479—499

14. Я. Хайду, Г. Ландвер. В сб.: Сильные и сверхсильные магнитные поля и их применение, под ред. Ф. Херлаха, Москва, Мир (1988) 31—140

15. Yu. A. Firsov, V. L. Gurevich, R. V. Parfeniev, I. M. Tsidil’kovskii. In: Landau Level Spectroscopy (Modern Problems in Condensed Matter Science, 27.2), Eds. G. Landwehr, E. I. Rashba, Amsterdam, North-Holland (1991) 1181—1302

16. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Н. Деревяго. ФТП, 52, № 6 (2018) 544—553

17. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Г. Забродский. ФТТ, 46, № 6 (2004) 1071—1075 [

18. B. K. Ridley. Quantum Processes in Semiconductors, Oxford, Oxford University Press (2013)

19. A. M. Mathai, H. J. Haubold. Probability and Statistics: A Course for Physicists and Engineers, Berlin, De Gruyter (2018)

20. Т. Л. Агекян. Теория вероятностей для астрономов и физиков, Москва, Наука (1974)

21. В. А. Маргулис. ФТТ, 23, № 3 (1981) 897—899

22. С. Т. Павлов, Ю. А. Фирсов. ФТТ, 7, № 9 (1965) 2634—2647

23. Р. В. Парфеньев, Г. И. Харус, И. М. Цидильковский, С. С. Шалыт. Успехи физ. наук, 112, № 1 (1974) 3—36

24. Ф. Г. Басс, И. Б. Левинсон. ЖЭТФ, 49, № 3 (1965) 914—924

25. Yu. A. Firsov, V. L. Gurevich, R. V. Parfeniev, S. S. Shalyt. Phys. Rev. Lett., 12, N 24 (1964) 660—662

26. В. И. Иванов-Омский, Б. Т. Коломиец, Е. М. Шерегий. Письма в ЖЭТФ, 18, № 6 (1973) 337—339

27. N. A. Poklonski, S. A. Vyrko, A. I. Kovalev, A. N. Dzeraviaha. J. Phys. Commun., 2, N 1 (2018) 015013 (1—14)

28. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Н. Деревяго. Журнал БГУ. Физика, № 2 (2020) 28—41

29. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 69, № 3 (2002) 375—382