СПИН-ФОНОННЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ЭЛЕКТРОНОВ ПРОВОДИМОСТИ В КРИСТАЛЛАХ АНТИМОНИДА ИНДИЯ
Аннотация
Теоретически исследовано резонансное поглощение радиоволн (частотой 10 МГц) электронами c-зоны в легированных водородоподобными донорами (атомами теллура) кристаллах антимонида индия при комнатной температуре во внешнем магнитном поле. Проанализированы и интерпретированы известные экспериментальные данные, полученные для образцов с концентрацией электронов в диапазоне 6 · 1015-5 · 1018 см-3. Исходя из законов сохранения энергии и квазиволнового вектора для электронов и оптических фононов, расчетным путем показано, что резонансное поглощение радиоволн кристаллами n-InSb:Te в магнитном поле обусловлено спин-фононным резонансом. Резонанс возникает вследствие переворачивающего спин взаимодействия электрона c-зоны с оптическим фононом, ассистированного резонансным поглощением радиоволны в магнитном поле. Дана физическая картина явления, представлены аналитические соотношения и проведены расчеты, согласующиеся с экспериментальными данными, которые ранее вообще не поддавались интерпретации.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке государственной программы научных исследований “Конвергенция-2020” Республики Беларусь, Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Ф19РМ-054), а также Рамочной программы Европейского Союза по развитию научных исследований и технологий Horizon2020 (Grant No. H2020-MSCA-RISE-2019-871284 SSHARE).
Об авторах
Н. А. Поклонский
Белорусский государственный университет
Беларусь
220030, Минск
Беларусь
220030, Минск
А. Н. Деревяго
Белорусский государственный университет
Беларусь
220030, Минск
Беларусь
220030, Минск
С. А. Вырко
Белорусский государственный университет
Беларусь
220030, Минск
Беларусь
220030, Минск
Список литературы
1. G. A. Khodaparast, R. C. Meyer, X. H. Zhang, T. Kasturiarachchi, R. E. Doezema, S. J. Chung, N. Goel, M. B. Santos, Y. J. Wang. Physica E, 20, N 3–4 (2004) 386—391
2. G. Bemski. Phys. Rev. Lett., 4, N 2 (1960) 62—64
3. M. A. Khayer, R. K. Lake. IEEE Trans. Electron Devices, 55, N 11 (2008) 2939—2945
4. O. Madelung. Semiconductors: Data Handbook, Berlin, Springer (2004)
5. S. Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors, Chippenham, Wiley (2009)
6. Ю. М. Гальперин, Е. М. Гершензон, И. Л. Дричко, Л. Б. Литвак-Горская. ФТП, 24, № 1 (1990) 3—24
7. E. O. Kane. J. Phys. Chem. Solids, 1, N 4 (1957) 249—261
8. E. Sijerčić, K. Mueller, B. Pejčinović. Solid-State Electron., 49, N 8 (2005) 1414—1421
9. H. Kosaka, A. A. Kiselev, F. A. Baron, K. W. Kim, E. Yablonovitch. Electron. Lett., 37, N 7 (2001) 464—465
10. R. S. Popovic. Hall Effect Devices, Bristol, IOP Publishing (2003)
11. М. В. Кондратьев. ФТТ, 19, № 2 (1977) 616—617
12. М. В. Кондратьев. ФТП, 20, № 8 (1986) 1485—1487
13. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Г. Забродский. ФТТ, 46, № 6 (2004) 1071—1075
14. Н. Б. Брандт, С. М. Чудинов. УФН, 137, № 3 (1982) 479—499
15. Y.-F. Chen, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna. Phys. Rev. B, 31, N 12 (1985) 7989—7994
16. F. Qu, J. van Veen, F. K. de Vries, A. J. A. Beukman, M. Wimmer, W. Yi, A. A. Kiselev, B.-M. Nguyen, M. Sokolich, M. J. Manfra, F. Nichele, C. M. Marcus, L. P. Kouwenhoven. Nano Lett., 16, N 12 (2016) 7509—7513
17. М. В. Кондратьев. ФТП, 13, № 2 (1979) 382—384
18. А. В. Кессених. УФН, 179, № 7 (2009) 737—764
19. В. В. Слынько, Е. И. Слынько, А. Г. Хандожко, Ю. К. Выграненко. ФТП, 31, № 10 (1997) 1187—1191
20. P. Braun, S. Grande. Phys. Status Solidi B, 72, N 1 (1975) K73—K76
21. G. Dresselhaus, A. F. Kip, C. Kittel. Phys. Rev., 98, N 2 (1955) 368—384
22. Э. И. Рашба. УФН, 84, № 4 (1964) 557—578
23. W. Zawadzki. Phys. Lett., 4, N 3 (1963) 190—191
24. Ф. Г. Басс, И. Б. Левинсон. ЖЭТФ, 49, № 3(9) (1965) 914—924
25. А. Ю. Матулис. ФТТ, 9, № 8 (1967) 2238—2241
26. С. Т. Павлов, Ю. А. Фирсов. ЖЭТФ, 49, № 5(11) (1965) 1664—1680
27. С. Т. Павлов, Ю. А. Фирсов. ФТТ, 7, № 9 (1965) 2634—2647
28. В. А. Маргулис. ФТТ, 23, № 3 (1981) 897—899
29. Р. В. Парфеньев, Г. И. Харус, И. М. Цидильковский, С. С. Шалыт. УФН, 112, № 1 (1974) 3—36
30. 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, NorthHolland (1991) 1181—1302
31. М. И. Каганов, С. Кляма. ФТТ, 20, № 8 (1978) 2360—2368
32. В. И. Окулов, Е. А. Памятных, Г. А. Альшанский. Физика низких температур, 35, № 2 (2009) 194—196
33. W. Zawadzki. Adv. Phys., 23, N 3 (1974) 435—522
34. K. W. Böer, U. W. Pohl. Semiconductor Physics, Berlin, Springer (2018)
35. R. A. Isaacson. Phys. Rev., 169, N 2 (1968) 312—314
36. A. E. Stephens, D. G. Seiler, J. R. Sybert, H. J. Mackey. Phys. Rev. B, 11, N 12 (1975) 4999—5001
37. A. V. Vdovin, E. M. Skok. Phys. Status Solidi B, 136, N 2 (1986) 603—613
38. L. M. Roth, B. Lax, S. Zwerdling. Phys. Rev., 114, N 1 (1959) 90—104
39. K. L. Litvinenko, L. Nikzad, C. R. Pidgeon, J. Allam, L. F. Cohen, T. Ashley, M. Emeny, W. Zawadzki, B. N. Murdin. Phys. Rev. B, 77, N 3 (2008) 033204(1—4)
40. Ж. Винтер. Магнитный резонанс в металлах, Москва, Мир (1976)
41. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, О. Н. Поклонская, Н. М. Лапчук, С. Мунхцэцэг. Журн. прикл. спектр., 80, № 3 (2013) 379—384 [N. A. Poklonski, S. A. Vyrko, O. N. Poklonskaya, N. M. Lapchuk, S. Munkhtsetseg. J. Appl. Spectr., 80 (2013) 366—371]
42. А. А. Овчинников. Электрохимия, 39, № 1 (2003) 19—23
43. А. В. Тимофеев. УФН, 176, № 11 (2006) 1227—1236
44. В. В. Косарев, Н. А. Редько, В. И. Белицкий. ЖЭТФ, 100, № 2(8) (1991) 492—509
45. B. A. Aronzon, I. M. Tsidilkovskii. Phys. Status Solidi B, 157, N 1 (1990) 17—59
46. Ан. В. Виноградов. ЖЭТФ, 70, № 3 (1976) 999—1008
47. А. И. Вейнгер, А. Г. Забродский, Т. В. Тиснек, Г. Бискупски. ФТП, 32, № 5 (1998) 557—563
48. N. A. Poklonski, S. A. Vyrko, A. I. Kovalev, A. N. Dzeraviaha. J. Phys. Commun., 2, N 1 (2018) 015013(1—14)
49. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Н. Деревяго. Журн. Бел. гос. ун-та. Физика, № 2 (2020) 28—41
50. Л. Б. Иоффе, А. И. Ларкин. ЖЭТФ, 81, № 3(9) (1981) 1048—1057
51. Н. А. Поклонский, С. А. Вырко. Журн. прикл. спектр., 69, № 3 (2002) 375—382 [N. A. Poklonski, S. A. Vyrko. J. Appl. Spectr., 69 (2002) 434—443]
Рецензия
Для цитирования:
Поклонский Н.А., Деревяго А.Н., Вырко С.А. СПИН-ФОНОННЫЙ МАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ЭЛЕКТРОНОВ ПРОВОДИМОСТИ В КРИСТАЛЛАХ АНТИМОНИДА ИНДИЯ. Журнал прикладной спектроскопии. 2020;87(4):595-604.
For citation:
Poklonski N.A., Dzeraviaha А.N., Vyrko S.A. SPIN-PHONON MAGNETIC RESONANCE OF CONDUCTION ELECTRONS IN INDIUM ANTIMONIDE CRYSTALS. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2020;87(4):595-604. (In Russ.)
Просмотров: 537
Послать статью по эл. почте 