Баллистические и нелинейные эффекты в слоистых проводниках в магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БАЛІСТИЧНІ І НЕЛІНІЙНІ ЕФЕКТИ У ШАРУВАТИХ ПРОВІДНИКАХ У МАГНІТНОМУ ПОЛІ

01.04.07 - фізика твердого тіла

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

ОД

На правах рукопису УКД 539. 292

Тестера Бедасса Дебелла

Харків - 1998

Робота викопана у Харківському державному університеті

Науковий керівник: доктор фіз.-мат. наук, старший науковий

співробітник (провідний науковий співробітник Фізико-технічного інституту' низьких температур ім. Б. І. Веркіна НАН України; за суміцниством на умовах погодиної оплати доцент кафедри теоретичної фізики Харкіиського державного університегу)

Колесніченко Юрій Олексійович

Офіційні опоненти: доктор фіз.-мат. наук, професор Харківського

державного університет}' (завідувач кафедри фізики низьких температур Харківського державного університету)

Оболенськіш Михайло Олександрович

доктор фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник (провідний науковий співробітник Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б. І. Веркіна НАН України)

Омельянчук Олександр Миколайович

Провідна установа: Донецький фізико-технічний інститут ім. А. А. Галкіна НАН України (відділ теоретичної фізики).

Захист відбудеться «\3__» 1 о [у-і?. ■ р 1998 р. о \ 4 ~годині на засіданні спеціалізованої ради Д 64.051.03 у Харківському державному університеті (310077, м. Харків, майдан Свободи, 4, ауд. ім. К. Д. Синсльникова).

З дисертацією можна ознайомитися у Центральній науковій бібліотеці Харківського державного університету.

Автореферат розіслано « \ї.. 1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради ____.. 15. П. Пойда

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Ця дисертаційна робота присвячена теоретичному дослідженню ефектів фокусування і високочастотних явищ у шаруватих провідниках із квазідвовимірним енергетичним спектром носіїв заряду.

Актуальність темн. Інтенсивний розвиток мікроелектроніки і обчислювальної техніки потребує постійного пошуку нових провідних сполук, які володіють властивостями, що істотно відрізняються від властивостей звичайних металів і напівпровідників. У той же час дослідження цих, штучно синтезованих провідників, що мають, як правило, складну структуру і склад, служать джерелом нової, часто унікальної інформації, про фундаментальні процеси у твердих тілах.

Чимало з нових провідних матеріалів є шаруватими структурами, електропровідність яких у нормальному (не надпровідному) стані уздовж шарів істотно перевищує електропровідність уздовж нормалі до шарів. Для з'ясування механізму створення провідного стану важливо знати властивості елементарних збуджень у кристалі, які відповідальні за перенесення електричного заряду. Зараз ще не ясно, у якій мірі можна користуватися уявленням про квазічастки, аналогічні електронам провідності у металах, для опису електричних властивостей металооксидних сполук на основі купратів. Це пов'язано із технологічними труднощами одержання досконалих монокристалів з великою довжиною вільного пробігу носіїв заряду, що ускладнює вивчення електронного енергетичного спектра таких сполук. Проте існує досить великий клас органічних провідників, які володіють металевим типом температурної залежності провідності та мають шарувату структуру. До таких провідників відносять, наприклад, солі тетратіафулвалена (ВЕОТ-ПТ^Х (де X = Із, ІВг2, АиІ2, МН4Н§(8еС]^)4, КН^еСМ),, Си(КС8)2, Ш^БеС^, ТІН8(СЗМ), та галогени тетраселентетрацена (ТБеТ^СІ. Ці провідники часто називають органічними металами, підкреслюючи тим самим їх спорідненість із звичайними металами, і досить великий час життя у них елементарних збуджень, що несуть заряд е з енергією, близькою до енергії Фермі. До теперішнього часу до шаруватих органічних провідників вже застосовано ряд експериментальних методів досліджень, які раніше застосовувались до звичайних металів. Наприклад, автори роботи [1] вивчали поверхню Ферми органічного металу (ВЕОТ-ТТР)2 \fflg (БСИ^ (М=Т1, К, ЯЬ, N11)) за допомогою спостереження ефекту де Гааза - ван Альфена, а у роботі [2] досліджена взаємодія електронів з внутрішньо молекулярними вібраціями у

[(С5Н5)4Н]о.5[Ні(Лпіі)2}:і та (ВЕВТ-'ГГР)2із методом мікроконтактпої спектроскопії. Немає сумніву, що прогрес у розвитку технологій синтезу органічних металів дозволить у найближчий час отримані досконалі монокристали з великою довжиною вільного пробігу, до яких можуть бути застосовані інші експериментальні методи вивчення спектру і взаємодії квазичасток. До таких методів належать електронне фокусування та дослідження проникнення високочастотного електромагнітного поля у зразок, особливості яких у шаруватих провідниках розглянуті у дисертаційній роботі. Спостереження у шаруватих органічних провідниках ефектів де Гааза - ван Альфена і Шубникова - де Гааза робить обгрунтованим припущення, що за їх електронні властивості відповідальна система ферміонів, аналогічна електронам провідності у металах, які, проте, на відміну від них мають квазідвовимірний енергетичний спектр.

Сучасна теорія металів не вимагає конкретизації виду закону дисперсії носіїв заряду, а одержані у її рамках результати можна застосувати до широкого кола об’єктів. Але питання про електронні властивості квазідвовимірних провідників вимагає окремого розгляду. Така необхідність пов'язана із існуванням різних швидкостей руху електронів уздовж і поперек шарів. Справа у тому, що для спостереження балістичних ефектів необхідно, щоб час вільного пробігу носіїв заряду був значно більшим за характеристики часу їх руху (наприклад, ларморовського періоду обертання у магнітному полі, часу руху з контакту на контакт та ін.). У звичайному анізотропному металі з трьохвимірним характером електропровідності умова балістичності руху виконується, як правило, одночасно для всіх електронів на поверхні Фермі. У шаруватому провіднику можлива ситуація, коли зазначену умову буде виконано лише по відношенню до руху електронів у шарах. Особливо сильно відрізняється поведінка квазідвовимірного провідника від поводження звичайного металу у сильному магнітному полі

Н. Тому дослідження різноманітних балістичних явищ у шаруватих провідниках є актуальною здачею розв’зання якої дозволить не лише пояснити та зпрогнозувати їх властивості, але й розширить наші знання про елементарні збудження у твердих тілах.

Зв’язок роботи з науковими програмами планами темами. Робота виконана на кафедрі теоретичної фізики фізичного факультету' Харківського держуніверситету у рамках тем Державного комітету України з питань науки і технологій № 52 від 22.03.94 «Нові типи хвиль у конденсованих середовищах» (№ 2.3/157) і Міністерства освіти України «Елементарні

з

збудження надпровідних нормальних та спінових низьковимірних систем у магнітному полі» (№ держреєстір. 0197Ш02478).

Мета роботи і основні завдання дослідження: Метою дисертаційної роботи є теоретичне встановлення зв'язку між спектральними характеристиками елементарних збуджень шаруватого провідника та величинами, які можуть бути експериментально виміряні, а саме -амплітудою і положенням по шкалі магнітного поля максимумів сигналу електронного фокусування, високочастотним поверхневим імпедансом. Для досягнення поставленої мети треба було розвязати наступні задачі:

1. Обчислити сигнал електронного фокусування при різноманітних орієнтаціях контактів і вектора магнітного поля щодо плоскостей високої електропровідності шаруватого провідника.

2. Вивчити вплив електрон-фононної взаємодії на нелінійну залежність сигналу повздовжнього фокусування електронів від підведеної до емітера напруги.

3. Розглянути вплив фермі-рідинних ефектів на проникнення електромагнітної хвилі у шаруватий провідник при наявності сильного магнітного поля.

Методологія. Результати дисертації одержані з використанням відомих методів теоретичної фізики та теорій фізики твердого тіла переважно шляхом сумісного розв’язання кінетичного рівняння Больцмана і рівнянь Максвела у провіднику із квазідвовимірним енергетичним спектром електронів.

Наукова новизна одержаних результатів. При виконанні дисертаційної роботи були вперше отримані наступні нові наукові результати:

■ теоретично досліджена залежність амплітуди та положення по шкалі магнітного поля пиків електронного фокусування від характеристик квазідвовимірного енергетичного спектру носіїв заряду;

■ завбачено чутливість форми ліній електронного фокусування у шаруватому провіднику від співвідношення між діаметром контактів і малим розміром траєкторії електронів у перпендикулярному шарам напрямку;

• розраховано нелінійну залежність сигналу повздовжнього електронного фокусування від, напруги прикладеної до струмового контакту, що обумовлена електрон-фононною взаємодією;

• обгрунтована можливість відновлення за експериментальними даними, отриманими із вимірювання амплітуди ліній повздовжнього електронного фокусування, диференціальної функції електрон-фононної взаємодії, що характеризує релаксацію на фононах носіїв заряду з чітко визначеним імпульсом;

• показано, що величина вузьких максимумів на залежності глибини проникнення високочастотного електромагнітного поля у шаруватий провідник від орієнтації сильного магнітного поля істотно залежить від фермі-рідинних ефектів.

Конкретні наукові результати та положення, що виносяться на захист

1. Теоретичне встановлення зв'язку між амплітудою, формою і положенням по шкалі магнітного поля ліній електронного фокусування і характеристиками квазідвовимірного спектра носіїв заряду.

2. Теоретичне визначення тих характеристик поверхні Фермі шаруватого провідника, які можна отримати при дослідженні ефектів фокусування при різних орієнтаціях контактів та вектора магнітного поля щодо площин шарів;

3. Теоретичне обгрунтування можливості здійснення спектроскопії електрон-фононної взаємодії за методом повздовжнього електронного фокусування;

4. Методика визначення по експериментальним даним вимірювання амплітуди ліній повздовжнього електронного фокусування диференціальної функції електрон-фононної взаємодії, що характеризує розсіяння на фононах носіїв заряду з чітко визначеним імпульсом;

5. Положення максимумів на кутовій залежності глибини проникнення високочастотної електромагнітної хвилі у шаруватий провідник залишається незмінним прн урахуванні фермі-рідинних ефектів,проте їх амплітуда істотно залежить від фермі-рідинної взаємодії носіїв заряду.

Наукова і практичне значення роботи. Одержані теоретичні результати обгрунтовують можливість застосування мікрокоіпактних і високочастотних методів для вивчення спектру електронів і фононів у шаруватих провідниках. Встановлено зв'язок між величинами, що вимірюються (сигнал електронного фокусування, поверхневий імпеданс), і спектральними характеристиками електронних та фононних збуджень. Завбачено і теоретично проаналізовано особливості перенесення заряду в квазідвовимірних провідниках, які є відсутніми у звичайних.

Особистий внесок здобувача полягає у проведенні теоретичних досліджень ефектів фокусування і високочастотних явищ у шаруватих провідниках із квазідвовимірним енергетичним спектром, аналізі отриманих результатів і в участі у написанні статей і тез доповідей.

Апробація роботи. Результати роботи апробовані на таких наукових конференціях

1. 2-я конференция «Физические явления в твердых телах», ХГУ, Харьков 1995 г.

2. 2nd International Conference on Point-Contact Spectroscopy, Nijmegen, The Netherlands, 1995.

3. 3-я конференция «Физические явления в твердых телах», ХГУ, Харьков 1997 г.

4. International Conference Dedicated to the 80th Anniversary of Academician I. M. Lifshitz, Moscow state University, Moscow, 1997.

Тези конференцій опубліковані

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 4-х статях, список яких наведено в кінці автореферату.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із списку основних позначень, вступу, чотирьох розділів, заключної частини, приміток

і списку цитованої літератури. Вона містить 123 сторінок, включаючи 10 рисунків і бібліографію з 82 назв.

Основний зміст роботи

У вступі стисло надана інформація про об’єкт дослідження, обгрунтована актуальність теми проведених досліджень, вказані мета і завдання роботи, описана її структура. Сформульовані основні наукові результати та положення, які винесені на захист. Наведено перелік опублікованих праць за темою дисертації та перелік конференцій, на яких доповідалися результати дисертації.

Перший розділ “Мікроконтактні та високочастотні ефекти у металах (огляд)” носить оглядовий характер. У ньому стисло викладені сучасні уявлення про квазічастку - електрон провідності, описані ефекти фокусування електронів, викладено основи методу мікроконтактної спектроскопії електрон-фононної взаємодії. Останній параграф цього розділу

присвячений опису явища скін-ефекту а та згасання високочастотного поля у металі.

У другому розділі (“Електронне фокусувашш у шаруватих провідниках”) теоретично проаналізовано електронне фокусування (ЕФ) магнітним полем [3] у провіднику з металічним типом електропровідності, поверхня Фермі (ПФ) якого єр = єу (ер - енергія Фермі) є слабко гофрованим

циліндром

де рь і р± - паралельна і перпендикулярна шарам компоненти квазіімпульса

Рис. 1 Схема спостереження (а) та сигнал поперечного електронного фокусування (б) (В. С. Цей [4]).

р електрона; є, «є0, а - відстань між шарами. Якщо контакти розташовані на поверхні кристалу, перпендикулярно шарам з високою електропровідністю, іо спостереження ЕФ можливо тільки при орієнтації магнітного поля вздовж цієї поверхні. Встановлюючи обидва контакти на одній межі зразка, можна за положенням На пиків поперечного ЕФ [4, 5] (рис. 1) по шкалі магнітного поля визначати екстремальні діаметри замкнених перерізів ПФ

(1)

И

а)

О 10 20 ЗО 40 н, З

6)

де Ь - відстань між емітером і колектором електронів, Д.х1г - екстремальна хорда ПФ, паралельна нормалі до межі. Залежність сигналу ЕФ від магнітного поля чутлива до співвідношення між двома малими параметрами; ц - відношення максимальних швидкостей електронів перпендикулярно і вздовж шарів і г| -відношення діаметру

контакта до відстані між ними. При використанні контактів достатньо малого діаметру (ті«ц) є можливим роздільне

спостереження пиків

поперечної ЕФ, позв'язаних з носіями заряду, що належать різним

екстремальним перерізам ПФ (р±=0,±кйіа).

Роздвоєна структура пиків на рис.2 пов'язана з малою (~ ц) величиною різниці екстремальних діаметрів зазначених перерізів.

У випадку, коли вектор Н лежить у площині шарів, електрони, вилітаючи із емітера, зміщуються по відкритій траєкторії вглиб провідника. У тонкій пластині (товщина якої менша довжини вільного пробігу носіїв заряду) такі електрони є у змозі потрапити на колектор по балістичній траєкторії. Для контактів малих розмірів, коли г)« ц, у полях

гт 2кїтс , , _ %

Нп=——; (п = 1,2,...) (3)

еаЬ

сигнал ЕФ має максимуми, положення яких визначається відстанню між шарами.

Якщо площина поверхні, на якій встановлено контакти, паралельна шарам з високою електропровідністю, то у паралельному до межі магнітному полі по періодичних траєкторіях уздовж неї рухаються електрони, що належать відкритим перерізам ПФ.

Рис. 2 Форма пиків поперечного електронного фокусування у випадку коли лінія Ь, що з’єднує контакти, розміщена на одній грані кристалу, лежить у площині шарів, а вектор магнітного поля ортогональний шарам.

При значеннях поля На (3), при яких відстань між контактами Ь кратна зміщенню елеісг[)она по відкритій траєкторії за період, похідна сигналу

електронного фокусування сШ/сіН має стрибки (рис. 3). Наявність особливостей на похідній сіи/сІН, а не на самому сигналі ЩН), зумовлена тим, що при Н = Нп ефективні електрони по-Рис. З Криві сигналу поперечного електронного трапляють на колек-фокусування (крива 1) і її похідна (крива 2) у випадку тор під малими кута-коли лінія Ь, що з’єднує контакти, розміщені на одній ми і 1Х внесок у II{Н) грані зразка, лежить у площині шарів, і вектор магнітного малий у магнітному поля теж у площині шарів (г = с/еНЬ) П0Л1; ортогональному

поверхні кристалу, виникає ефект повздовжнього електронного фокусування [3] (рис. 4). Значення

Н =

2 ппст’Е^а еЬк

б)

Рис. 4 Схема спостережеїшя (а) та сигнал поздовжнього електронного фокусування (б) (10. В. Шарвин, Л. М. Фишер [3]).

(4)

, . 1 с£

(т =------------- цикло-

2п Зєр

тронна маса; 5 площа перерізу фермі-новерхні площиною

=-лЛ / 2а), при яких сигнал ЩН) має максимуми, дозволяють визначити екстремальне значення швидкості у перпендикулярному шарам напрямі (и±)еуи =Б,ай. Проте, спостереження повздовжньої ЕФ у ша-

руватому провіднику вимагає виконання більш жорстких, ніж у звичайному металі, умов: Ь/\и)ґ«\г~' (и,.. - ферміївська швидкість, V - частота внутрішньої об’ємної релаксації).

Таким чином, спостереження ЕФ у шаруватих органічних металах може служити джерелом інформації про їх фермі- поверхні.

У третьому розділі (“Вплив електрон-фононпої релаксації на поздовжнє фокусування електронів в металі”) теоретично проаналізована можливість спектроскопії електрон-фононпої взаємодії (ЕФВ) методом повздовжнього фокусування електронів. Будучи за своєю природою балістичним ефектом, ЕФ дуже чутлива до електрон-фононних зіткнень, які спричиняють зміну числа і енергії носіїв заряду, що влучають на колектор. Процеси непружної релаксації електронів на фононах протікають як безпосередньо у струмовому контакті (емітері), так і на траєкторії балістичного руху, визначаючи відповідно два типи нелінійностей

У випадку «брудних» контактів, коли непружна довжина Хг втрати електроном надлишку енергії є порівняною з розмірами контакту сі, домінує нелінійність, зумовлена ЕФВ в емітері. При сі« Хс друга похідна сигналу фокусування П по емітер ній напрузі

де д(а>) - термодинамічна функція ЕФВ (функція Еліашберга).

Непружна релаксація носіїв заряду на оптичних і міждолинних фононах у напівметалах може бути описана у рамках моделі, що враховує взаємодію з фононами певної частоти (0о (модель Ейнштейна). Сформована у цьому випадку у емітері функція розподілу електронів за енергіями є має стрибки при ¡:„ =г,г + сУ - пюо. Відповідно на похідній сигналу ЕФ

з'являється система максимумів. У формулі (6) А(є) - парціальний внесок у сигнал ЕФ електронів з енергією є. Функція А(є) має екстремуми при значеннях Я,„ при яких на приймальний контакт потрапляють носії заряду з

(5)

(6)

екстремальним значенням похідної dS/8pH перерізу S ізоенергетичпої

. pH

поверхні Єр = Є ПЛОЩИНОЮ Ри = — = const

н

II _ пс

" ~еЬ

8S \СРн Ляг

(7)

а також електрони у так званих опорних точках р = р0, в яких швидкість спрямована вздовж магнітного поля.

Я.=-^=, (8)

* еь4к ’

де К - гауссова кривизна поверхні єр = є в точках р = р0. Наявність фононних

особливостей у похідних (5) і (6) пов'язана із зміною емітерного струму

внаслідок ЕФВ.

Якщо ж переважаючим є розсіювання електронів на фононах під час руху по траєкторії в магнітному полі, то повздовжнє фокусування дозволяє вивчати непружну релаксацію виділених носіїв заряду (кото тих,що формують максимум ліній ЕФ) і, відповідно, одержувати інформацію про анізотропію функції ЕФВ. Відношення другої і першої похідної сигналу ЕФ по напрузі дорівнює:

(а-и/аУ)_ , .

{виїду) еіиЄ^У)' ^]

де

т„

8ІеУ)= |, (10) 0

Ти - ларморовський період руху, - квадрат модуля матричного

елемента ЕФВ; а - нумерує вітки фононного спектру. Куговими дужками позначено інтегрування по ПФ. При значеннях поля (8) імпульс р не залежить від фази на циклотронній траєкторії, і, відповідно, рівність (9) містить локальне значення функції ЕФВ 8, (еУ). Співвідношення (9) демонструє можливість відбудови диференціальної функції ЕФВ шляхом спостереження повздовжньої ЕФ при різноманітному взаємному розміщенні контактів.

Четвертий розділ “Високочастотні фермі-рідиниі ефекти” присвячений аналізу впливу фермі-рідинних ефектів на високочастотні властивості шаруватих провідників. Добре відомо, що глибина проникнення електромагнітного поля у метал тим менша, чим вища його провідність. У квазідвовимірному провіднику, який помістили в сильне магнітне поле, нахилене до площини шарів під кутом 7і/2-0, середнє за період значення швидкості поперек шарів и1 при деяких кутах 0 є малим. У основному наближенні за малим параметром ц = є1 /єР [6]

V'2 .

аРп

тАО #(0)

/ісох(б)

СОБ

аІ)М0) *

2П

де И - діаметр поверхні Фермі. За виконання умови

2тц п

(П)

(12)

вираз (11) дорівнює нулю і необхідно враховувати наступні члени розкладу по ц. Відповідно, при кутах 9 = 9,., які задовольняють рівності (12), поперечна шарам провідність значно зменшується, а глибина проникнення електромагнітного поля зростає. Врахування фермі-рідннного ефекту призводить до перенормувапня енергії єр (1) квазічастинок:

+

Ф(р,р')5/г(р',г)

(Iі р

(2 л/г)3

(13)

де Ф(р',р) - кореляційна функція Ландау; 5п - нерівноважний додаток до ферміївської функції розподілу носіїв заряду. Функцію Ландау можна розкласти за повним набором функцій (¡)„(р), представивши її у вигляді

ф(р.р')=Е<(>Лі>к1(р')

(14)

Якщо у розкладі (14) вважати (виключно лише для наочності результату), що всі ф„ із п > 2 рівні 0, то тоді перпендикулярна шарам компонента тензора високочастотної електропровідності а__(/;) має вигляд

де / і V - довжина вільного пробігу і частота внутрішньооб’ємної релаксації електронів; о - частота електромагнітної хвилі; гн - ларморовський радіус електронних траєкторій; а0 - електропровідність уздовж шарів при Н = 0. Рискою зверху позначено середнє значення функції за циклотронний період, а кутовими дужками позначено інтегрування по ПФ з ваговим множником 2/(2пНУ. Коефіцієнти а і і а2 залежать лише від функції <р2, а коефіцієнт а3 містить також і функціонали від ср1.

З формули (15) видно, що при кутах В = 8о (12), а__ має мінімуми. Цей результат співпадає з результатом, отриманим у газовому наближенні (Фі =(р2 = 0)- Проте абсолютна величина високочастотної провідності істотно перенормується фермі-рідшшими ефектами. Тому положення гострих пиків на кутовій залежності імпедансу шаруватого провідника залишається незмінним при врахуванні фермі-рідинних ефектів, в той час як їх амплітуда дуже чутлива до величини фермі-рідшшої взаємодії носіїв заряду.

У заключній частині сформульовано основні висновки дисертації.

Висновки

1. Залежність сигналу електронного фокусування від магнітного поля в шаруватих провідниках визначається орієнтацією контактів щодо кристалічних осей. Амплітуда і форма ліній електронного фокусування чутлива до співвідношення між двоми малими параметрами: відношенням провідностей перпендикулярноі і вздовж шарів і відношення діаметру контактів до відстані між ними;

2. Спостереження електронного фокусування у шаруватих органічних металах може служити джерелом інформації про їх фермі-поверхню, що дозволяє поряд із екстремальними діаметрами і швидкостями визначати період ізоенергетичної поверхні у напрямі відкритості. Остання величина

простим чином пов'язана із відстанню між шарами, що дозволяє визначити його із електричних вимірювань;

3. Електрон-фононна взаємодія в емітерному контакті і на балістичній траєкторії руху електронів призводить до нелінійної залежності сигналу повздовжнього фокусування від прикладеної напруги V. Друга похідна по V амплітуди ліній електронного фокусування пропорційна функції елек-трон-фононної взаємодії, що визначає можливість спектроскопії фононів при допомозі методу повздовжнього електронного фокусування;

4. Друга похідна сигналу повздовжнього електронного фокусування в максимумі, що формується електронами опорної точки поверхні Фермі, пропорційна диференціальній функції електрон-фононної взаємодії, що характеризує фононну релаксацію носіїв заряду з точно визначеним імпульсом. Змінюючи положення одного із контактів на поверхні кристалу можна визначити функцію на всій поверхні Фермі;

5. Амплітуда пшсів на кутовій залежності поверхневого імпедансу від напрямку сильного зовнішнього магнітного поля чутлива до величини фермі-рідинної взаємодії, у той час як їх положення залишається само таким, як і вирахуване у газовому наближенні.

Список праць, що цитувалася у авторефераті

1. Uji S., Terashima T., Aoki H., Brooks J. S., Tokomoto M., Kinosliita N., Kinoshita T., Tanaka Y., Anzai H. Fermi-surface Studies in Two-dimensional Organic Conductors (BEDT-TTF)2 MHg (SCN)4 (M=T1, K, Rb, NH,). // Phys. Rev. B. - 1996. - V. 54, № 13. - P. 9332 - 19340.

2. Камарчук Г. В., Хоткевич А. В., Багацкий В. А., Кравченко А. В.

Микроконтактная спектроскопия органических проводящих соеднений [(C2HS)4N]o.5 [Ni(dmit)2]4 и (BEDT-TTF)2I3. // ФНТ. - 1998. - Т.24, № 1. - С. 53 - 57.

3. Шарвин Ю. В., Фишер Л. М. Наблюдение фокусированных пучков электронов в металле. // Письма ЖЭТФ. - 1965. - Т. 1. - С. 54.

4. Цой В. С., Фокусировка электронов в металле поперечным магнитным

полем. // Письма в ЖЭТФ. - 1974, - Т. 19, вып. 12. - С. 114.

5. Корж С. А. Поперечная фокусировка электронов в металлах в магнитном

поле.//ЖЭТФ. 1975.-Т. 68, вып. 1.-С. 144- 154.

6. Peschansky V. G., Roldan Lmpez J. A., and Toyi Enado Yao, On galvanomagnetic effects in layered conductors. // J. Phys. (France). - L991. - V. 1. - P. 1469.

Список опублікованих праць здобувача за темою дисертації

1. Колесниченко Ю. А., Тесгера Бедасса, Гришаев В. И., Электронная фокусировка в слоистых проводниках. // ФНТ. - 1995. - Т.21, № 10. - С. 1049 - 1056;

2. Kolesnichenko Yu. A., Tesgera Bedassa. Electron Focusing in Layered

conductors. //Physica B. - 1996. - V. 218. - P. 18-21;

3. Колесниченко Ю. А., Тесгера Бедасса. Влияние электрон-фононной

релаксации на продольную фокусировку электронов в металлах. // ФНТ. -1997.-Т.23,№3,-С. 300-306;

4. Песчанский В. Г., Еспехо Г., Тесгера Бедасса, Аномальная прозрачность слоистых проводников. // ФНТ. - 1995. - Т.21, № 5. - С. 971 - 973.

5. Тесгера Бедасса, Колесниченко Ю. А. Исследование электронного

спектра слоистых проводников методом электронной фокусировки // 2-я конф. «Физические явления в твердых телах», Харьковский госуниверситет физ. факул. - Харьков (Украина) - 1995 - С. 23.

6. Kolesnichenko Yu. A., Tesgera Bedassa Electron Focusing in Layered

conductors // 2nd International Conf. on Point-Contact Spectroscopy. - Nijmegen (The Netherlands). - 1995. - P. 60.

7. Колесниченко Ю. А., Тесгера Бедасса Исследование упругой и неупругой релаксации электронов методом продольной фокусировки // 3-я конф. «Физические явления в твердых телах», Харьковский госуниверситет физ. факул. - Харьков (Украина) - 1997 - С. 33.

8. Kolesnichenko Yu. A., Tesgera Bedassa. Investigation of Elastic and Inelastic Electron Relaxation Using Method of Longitudinal Electron Focusing. // International Conf. Dedicated to the 80th Anniversary of Academician I. M. Lifshitz, Moscow state University. - Moscow (Russia). - 1997. P. 20.

Анотація

Тесгера Бедасса. Балістичні і нелінійні ефекти у шаруватих провідниках у

магнітному полі. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика

твердого тіла. Харківський державний університет Харків, 1998.

Дисертація присвячена теоретичному дослідженню ефектів фокусування електронів провідності магнітним полем і високочастотних ефектів у шаруватому провіднику. Теоретично встановлений зв'язок між характеристиками квазідвовимірного енергетичного спектра носіїв заряду, амплітудою і положенням по шкалі магнітного поля ліній електронного фокусування. Завбачена чутливість форми ліній електронного фокусування у шаруватому провіднику від співвідношення між діаметром контактів і малим розміром електронної траєкторії у перпендикулярному шарам напрямку. Розрахована обумовлена електрон-фононною взаємодією нелінійна залежність сигналу повздовжнього електронного фокусування від прикладеної до струмового контакту напруги. Обгрунтована можливість визначення по експериментальним даним вимірювання амплітуди ліній повздовжнього електронного фокусування диференціальної функції електрон-фононної взаємодії, яка характеризує релаксацію на фононах носіїв заряду із чітко визначеним імпульсом. Показано, що величина вузьких максимумів на залежності глибини проникнення високочастотного електромагнітного поля у шаруватий провідник від орієнтації сильного магнітного поля істотно залежить від фермі-рідшших ефектів.

Ключові слова : шаруватий провідник, фокусування електронів, електрон-фононна взаємодія; високочастотне електромагнітне поле, фермі-рідшшіе ефекти.

Аннотация

Тесгера Бедасса. Баллистические и нелинейные эффекты в слоистых проводниках в магнитном поле. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 -«Фи:1 л ка твердого тела» Харьковский государственный университет, Харьков, Украина, 1998 г.

Диссертация посвящена теоретическому исследованию эффектов фокусировки электронов проводимости магнитным полем и высокочастотных эффектов в слоистом проводнике. Теоретически установлена связь между характеристиками квазидвумерного энергетического спектра носителей заряда, амплитудой и положением по шкале магнитного поля линий электронной фокусировки. Предсказана чувствительность формы линий электронной фокусировки в слоистом проводнике от соотношения между диаметром контактов и малым размером электронной траектории в перпендикулярном слоям направлении. Рассчитана обусловленная электрон-фононным взаимодействием нелинейная зависимость сигнала продольной электронной

фокусировки от приложенного к токовому контакту напряжения. Обоснована возможность восстановления по экспериментальным данным измерения амплитуды линий продольной электронной фокусировки дифференциальной функции электрон-фононного взаимодействия, характеризующей релаксацию на фононах носителей заряда со строго определенным импульсом. Показано, что величина узких максимумов на зависимости глубины проникновения высокочастотного электромагнитного поля в слоистый проводник от ориентации сильного магнитного поля существенно зависит от ферми-жидкостных эффектов.

Ключевые слова: слоистый проводник, фокусировка электронов, электрон-фононное взаимодействие; высокочастотное электромагнитное поле, ферми-жидкостные эффекты.

Abstract

Tesgera Bedassa. Ballistic and Non-linear Effects in Layered Conductors in Magnetic Field. Manuscript. Thesis applied for Ph. D in Physics and mathematics in specialty 01.04.07 - «Solid-state physics». Kharkov state university, Kharkov, Ukraine, 1998.

The thesis is consecrated to theoretical research of effects of focusing of conduction electrons by magnetic field and high-frequency effects in layered conductors. The relationship between features of quasi-two-dimensional energy spectrum of charge carriers, amplitude, and position of electron focusing lines based on the scale of magnetic field is theoretically established. Sensitivity of the fonn of electron focusing lines in layered conductor to the correlation between the diameter of contacts and small size of electron trajectory in the direction perpendicular to the layer is predicted. The non-linear dependency of the signal of longitudinal electron focusing, conditioned by electron-phonon interaction, on the voltage applied to the current contact is calculated. The possibility of reconstruction of amplitude of longitudinal electron focusing lines by differential functions of an electron-phonon interaction, characterizing relaxation of carriers of charge on phonons with strictly defined momentum from experimental measurement data is motivated. It is shown that the values of the narrow maximums in the dependence of the depth of penetration of high-frequency electromagnetic field in layered conductors on the orientation of a strong magnetic field esetially depends on Fermi-liquid effects.

Key words: layered conductor, electron focusing, electron-phonon interaction, high-frequency electromagnetic field, and Fenni-liquid effects.