Оптические переходы между уровнями Ландау в висмуте и полупроводниковых сплавах висмут-сурьма при Т=80°К тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Р Г Б

ОД

На правах рукописи

БРОВКО

Сергей Владиславович

ОПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ УРОВНЯМИ ЛАНДАУ В ВИСМУТЕ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СПЛАВАХ ВИСМУТ-СУРЬМА ПРИ Т=80°К

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена на кафедре общей и экспериментальной физики Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Иванов Г.А.

Официальные оппоненты: лауреат Государственной премии СССР,

доктор физико-математических наук, профессор ИВАНОВ-ОМСКИЙ В. И.

доктор технических наук, профессор БОЙЦОВ В. Г.

Ведущая организация: Санкт-Петербургский Технический

Университет.

Защита состоится " & " марта 1997г. в 16 часов на заседании специализированного совета К 113.05.03 по присуждению ученой степени кандидата наук в Российском государственном педагогическом университете им. А.И.Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, д.48, корп.З, ауд.20.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан ". 1997 г.

Ученый секретарь /у

специализированного Совета Н.К.Михеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Полуметаллы и узкозонные полупроводники системы висмут-сурьма являются модельными материалами при экспериментальном исследовании многих фундаментальных проблем физики твердого тела. Принципиальным для них является сочетание малости характерных энергий в спектре электронов с большими значениями подвижности носителей, циклотронной энергии, коэффициентом магнитосопротивления и др. Ширина запрещенной зоны в этих материалах меняется от нуля (бесщелевое состояние) до нескольких десятков миллиэлектронвольт, что закономерно обусловливает малость эффективных масс электронов т~10"3-шо и вместе с этим значительную непараболичность энергетических зон. Такое сложное сочетание свойств приводит к чрезвычайной чувствительности зонных параметров к внешним факторам, какими являются состав сплава и легирование, внешние магнитные поля, давление, температура. Причем во многих случаях внешние факторы могут приводить к радикальным изменениям свойств материала.

Малые эффективные массы и высокие подвижности носителей заряда делают полуметаллы очень чувствительными к воздействию внешних магнитных полей. Относительно легко достижимыми оказываются предел классически сильных магнитных полей (В<0.1 Тл) и ультраквантовый предел (В>1 Тл). Поэтому магнитные поля оказываются весьма эффективными при исследовании электронных свойств полуметаллов, в частности, закономерностей квантования энергетического спектра в магнитном поле с учетом сильной анизотропии изоэнергетических поверхностей и неквадратичности энергетического спектра носителей заряда. Именно на висмуте были открыты многие гальванотермомагнитные эффекты, резонансные и осцилляцион-ные эффекты. Важнейшей особенностью является возможность наблюдения квантовых магнитооптических эффектов в кристаллах сплавов висмут-сурьма и легированных кристаллах. Из-за исключительно малых значений компонент эффективной циклотронной массы неравенство шст >1 (т - время релаксации электронов за счет столкновений) выполняется в широком диапазоне значений магнитных полей, а также в широкой области температур, вплоть до комнатных. Получение информации о закономерностях квантовых оптических переходов в кристаллах твердых тел в таких условиях представляет собой важную задачу для исследования энергетического спектра носителей заряда в широкой области изменения внешних па-

раметров и описания на этой основе комплекса физических явлений в кристаллах полуметаллов.

Немаловажными являются интересы практического применения полуметаллов и узкозонных полупроводников системы висмут-сурьма в качестве высокоэффективных термоэлектрических преобразователей и, в перспективе, материалов для инфракрасной спектроскопии.

Целью представленного исследования является экспериментальное изучение магнитооптических ИК-спектров оптически анизотропных монокристаллов висмута и полупроводниковых сплавов висмут-сурьма, легированных акцепторными примесями олова при различных ориентациях волнового вектора электромагнитной волны и магнитного поля относительно кристаллографических направлений, концентрациях сурьмы, степени легирования и использование полученных результатов для исследования энергетического спектра носителей заряда в Ь-точке зоны Бриллюэна.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Освоить экспериментальный метод исследования магнито-оптичесих спектров, создать на его основе измерительную информационную систему. Разработать соответствующее программное обеспечение.

2. Отработать методику приготовления образцов из монокристаллов висмута и сплавов висмут-сурьма.

3. Получить магнитооптические спектры висмута и сплавов висмут-сурьма в магнитных полях до 20 Тл при Т=80°К.

4. Установить природу особенностей, наблюдаемых в магнитооптических спектрах висмута и сплавов висмут-сурьма.

5. На основе экспериментальных данных сделать вывод об адекватности известных моделей энергетического спектра при описании наблюдаемых особенностей.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Обнаружены особенности магнитооптического спектра висмута, связанные с максимальными циклотронными массами электронов при направления магнитного поля ВI |Сг.

2. Получены магнитооптические спектры полупроводниковых сплавов ВЬ.хБЬх (0.12<Х<0.20) р-типа при Т=80°К.

3. Установлено, что наблюдаемые в магнитооптическом спектре сплавов висмут-сурьма резонансные особенности обусловлены межзонными и внутризонными переходами на уровнях Ландау.

4. Определен параметр (Зп-СЬз для полупроводниковых сплавов Вн-хБЬ* (0.12<Х<0.20) р-типа при Т=80°К.

Основные защищаемые положения:

1. Созданная цифровая измерительная система позволяет получать детальную информацию о форме линии магнитооптического спектра висмута и полупроводниковых сплавов висмут-сурьма.

2. Магнитооптический спектр висмута при ориентации магнитного поля в направлении, перпендикулярном направлению вытя-нутости электронного квазиэллипсоида в Ь-точке зоны Бриллюэна, имеет осцилляционные особенности, обусловленные межзонными переходами между уровнями Ландау валентной зоны и зоны проводимости электронов с максимальными циклотронными массами.

3. Для полупроводниковых сплавов ВЬ-хБЬх р-типа межзонные переходы с уровней Ландау п*0 описываются моделью Лэкса при условии зависимости параметра (Зп-СЬзот концентрации сурьмы.

4. Высокополевые особенности магнитооптических спектров висмута и полупроводниковых сплавов висмут-сурьма удовлетворительно описываются моделью Макклюра и Чоя во втором порядке к • р -теории возмущений как межзонные и внутризонные переходы с участием уровней Ландау п=0.

Практическая значимость заключается в возможности создания в инфракрасной области спектра активных волноводов управляемых импульсным магнитным полем, в повышении эффективности термоэлектрических преобразователей.

По результатам работы получен грант "Быстродействующий магнитооптический анализатор ИК-спектра" №ГР-69 от 20.01.96. (Конкурс грантов по фундаментальным исследованиям в области приборостроения Государственного комитета РФ по высшему образованию).

Апробация работы.

Основные результаты исследований докладывались на Межвузовских научных конференциях в г. Липецке в 1992, 1995, 1996 г.г.; на научных семинарах кафедры общей и экспериментальной физики РГПУ им. А.И.Герцена в 1994-1996 г.г.; на IV семинаре ФТИ им. Иоффе в 1995г..

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 работ

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 149 страниц, из них 91 страница машинописного текста, 52 рисунка, 7 таблиц. Список литературы содержит 94 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении сформулированы основные цели и задачи работы, основные выводы и защищаемые положения, научная и практическая значимость работы.

Первая глава содержит обзор имеющихся в научной литературе данных по энергетической структуре висмута и сплавов висмут-сурьма. Рассматривается энергетический спектр электронов в квантующем магнитном поле. Обсуждается влияние температуры, легирования донорными и акцепторными примесями на изменение зонных параметров. Приводится подробный обзор работ по исследованию оптических свойств висмута и сплавов висмут-сурьма в квантующем магнитном поле.

Вторая глава содержит описание экспериментального метода исследования магнитооптических спектров в магнитном поле до 20 Тл при Т=80°К. Особое внимание уделено наиболее важным конструктивным частям генератора импульсного магнитного поля - ти-ристорному ключу и соленоиду. При оптических измерениях принципиальной является проблема приготовления совершенных отражающих поверхностей образцов. Наилучшим путем решения этой проблемы для сплавов висмут-сурьма является скалывание монокристалла вдоль базисной плоскости, для висмута более подходит традиционный метод механо-химической полировки. Сам образец для измерения собирается в виде двух симметричных половинок исследуемого монокристалла таким образом, что отражающие поверхности обращены друг к другу и между ними оставлен зазор, оптимальная величина которого, как было экспериментально определено, должна составлять две-три длины волны падающего излучения. Существенным моментом является включение в установку средств цифровой записи и обработки данных, что позволяет оптимизировать измерительный процесс, и, что более важно, проводить статистическую обработку результатов измерений. Ранее для получения магнитооптиче-

ских спектров висмута в квантующем магнитном поле использовалось однакратное отражение излучения, нормально падающего на оптическую поверхность образца (Дрессельхауз, Лэкс). При этом отношение амплитуды полезного сигнала к его величине в нулевом магнитном поле не превосходило нескольких процентов. Применение методики СПЛ (Кондаков и Иванов) позволило на порядок увеличить это отношение, однако из-за несовершеных методов регистрации сигнала оставалось низким отношение сигнал/шум. Использование в данной работе методики СПЛ вместе с цифровой записью результатов измерений позволило существенно увеличить как отношение сигнал-шум, так и амплитуду модулированного сигнала, а также повысить точность измерения импульсного магнитного поля.

В третьей главе приводятся экспериментальные результаты. Магнитооптические спектры для висмута получены при направлении магнитного поля вдоль бинарной оси, для сплавов висмут-сурьма, легированных оловом - при ориентациях магнитного поля вдоль бинарной и биссекторной осей.

Для уменьшения динамической погрешности восстановления формы сигнала измерения проводились в двух режимах: низкополевом, (В<4Тл) при котором наблюдаются только межзонные переходы легких электронов и высокополевом (В<20Тл). Магнитооптический спектр висмута (В||с2), соответствующий низкополевому режиму измерений связан с переходами п<-н1+1 между уровнями Ландау валентной зоны и зоны проводимости (рис.1). Использование

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, (ТЕСЛА) Рис. 1

совершенного монокристалла висмута, применение методики СПЛ в

комплексе с цифровой записью и усреднением многократных измерений обеспечили получение спектра, который по количеству наблюдаемых резонансов и их интенсивности существенно превосходит ранее полученные результаты (Лэкс, Дрессельхауз, Кондаков).

Наряду с межзонными и внутризонными переходами легких электронов, на В1 обнаружена не наблюдавшаяся ранее осцилляцион-ная структура в диапазоне магнитного поля 4<В<17 Тл, которая связана с межзонными переходами тяжелых бинарных электронов (отмечены индексом Ь на рис. 2).

а>

п. с

С

и

О)

к к го X

о

>->

с о а. С

4Ь 1 1 1 1 св 11

1111 1111

1111 1<->2 6Ь 1 111 АО 1 |

. 2~зЛ III . | А лА \ 11 / .1,1.1.1.1,1 1 | 1 1 1 1 1 1 1

О 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, (ТЕСЛА)

Рис. 2

Для сплавов Вп-хБЬх (0.12<Х<0.20) резонансный характер прохождения ИК излучения через СПЛ сохраняется во всем исследованном диапазоне составов и направлений магнитного поля относительно кристаллографических осей (В||С2 и ВI |с,). Увеличение концентрации БЬ в интервале 0.12<Х<0.20 приводит к смещению положений максимумов как низкополевых, так и высокополевых особенностей в сторону больших значений магнитного поля. Значения резонансных магнитных полей для низкополевых участков спектров, соответствующих межзонным переходам, периодичны в обратном магнитном поле во всем исследованном диапазоне составов X.

Четвертая глава посвящена анализу экспериментальных данных, рассмотрены типы оптических переходов между уровнями Ландау, определен ряд параметров спектра Макклюра и Чоя.

В низкополевой области, для направления вПСг, положение максимумов резонансов, отвечающих межзонным переходам легких электронов, с высокой точностью описывается двузонной моделью

Лэкса. Параметр модели - отношение Е8/ш* - определялся по положению максимумов резонансов межзонных переходов методом нелинейной однопараметрической регрессии из выражения:

1 Ег С'Й •(2-п + 1 + л/4-п.(п + 1)) (1)

Вп Шс с-^Ер-Е^

где Ер = 117 мэВ - энергия кванта падающего излучения, п - номер уровня Ландау.

Модель Лэкса является частным случаем модели Макклюра и Чоя. Для ориентации магнитного поля Ё||С2, связь между параметрами задается соотношением: Eglml= 2-(2п-<2зз•5т60°-со5б°23' из которого следует, что (311(333=0.149.

Полагая время релаксации для оптических переходов равным х=4-10"13с (Дрессельхауз), для ширины уровня получим

ДЕ~й/т= 1.64 мэВ. Такое же значение получается и для разности энергий между уровнями Ландау с квантовыми числами п=14 и п=13, переходы с участием этих уровней еще достаточно отчетливо различимы на осцилляционной кривой. Это означает, что полученный магнитооптический спектр висмута характеризуется предельным разрешением. Во-вторых, величина 4-1 О*13 с определяет нижнюю границу для значений времен релаксации т - дополнительной причиной, приводящей к затуханию особенностей с большими п, может являться нарушение эквивалентности эллипсоидов Ь и с (короткая ось (х) этих квазиэллипсоидов повернута относительно выбранного направления В11С2 на угол ±60°), вследствие погрешности в ориентации образца относительно внешнего магнитного поля (~Г).

Анализ высокополевого участка осцилляционного спектра висмута проведен в рамках модифицированной модели Бараффа (ММБ) и модели Макклюра и Чоя. Расчет значений магнитного поля, соответствующих межзонным и внутризонным переходам с участием нулевых уровней Ландау, проводился в соответствии со схемой

предложенной Дрессельхауз, т.е. с учетом запрещенных переходов 0 ->1+(тип Б) и 0+-»1- (тип С). Однозначная интерпретация наблюдаемых высокополевых особенностей затруднена по следующим причинам. Во-первых, до настоящего времени для этих моделей не определены полные наборы параметров для Т=80°К. Во-вторых, для рассматриваемого участка спектра (В>13 Тл) достаточно велика, по сравнению с низкополевыми межзонными переходами, погрешность в определении положения максимумов резонансов. Наконец, в рассматриваемой области изменения магнитного поля должно происходить наложение особенностей, связанных с переходами при участии 0-уровней и межзонными переходами тяжелых электронов а-эллипсоида.

В рамках ММБ, как следует из расчета, достигается лишь качественное согласие с экспериментом, поскольку, в частности, подгоночное значение параметра на-13% больше значения, полученного из анализа низкополевых межзонных переходов. Параметр О, описывающий взаимодействие нижних уровней Ландау, более чем в два раза отличается от значения, полученного Дрессельхауз при Т=22.5°К, что нельзя объяснить зависимостью данного параметра от температуры, так как такой зависимости не обнаружено.

В отличие от ММБ, модель Макклюра и Чоя позволяет количественно описать переходы с участием 0-уровней, наблюдаемые в области В>13 Тл, при том же значении произведения Оп-<Ззз, которое получается из анализа межзонных низкополевых переходов. Введение в рассмотрение запрещенных переходов типа О и С является существенным для интерпретации наблюдаемой структуры магнитооптического спектра, эти переходы описываются в рамках модели Макклюра и Чоя при тех же параметрах, что и разрешенные переходы 0+-»1+ (тип А) и 0 ->1" (тип В).

Осцилляционная структура магнитооптического спектра, проявляющаяся в диапазоне магнитных полей 4<В< 17 Тл представляет особый интерес, поскольку связана с межзонными переходами электронов, имеющих максимальные циклотронные массы. Циклотронная эффективная масса в направлении, перпендикулярном направле-

главным образом, компонентой тензора эффективной массы вдоль направления вытянутости изоэнергетической поверхности. В этом случае необходим учет продольных обратных поправочных масс, возникающих вследствие учета взаимодействия с удаленными зонами в у-направлении. Поэтому анализ магнитооптического спектра в вы-

нию вытянутости квазиэллипсоида

определяется,

сокополевой области проведен в рамках модели Макклюра и Чоя с учетом второго порядка теории возмущений. Из за малости СЬг нельзя связать произведение СЬгСЬз с параметром двузонной модели

Ее/т*, ввиду этого цель анализа заключалась в проверке соответствия выбранной модели экспериментально наблюдаемому спектру и идентификации оптических переходов, ответственных за возникновение наблюдаемых особенностей. Сравнение расчетных значений с экспериментально наблюдаемой осцилляционной структурой подтвердило предположение о том, что данная структура связана с межзонными переходами тяжелых электронов а-экстремума. Незеркальность спектра электронов в Ь-точке в направлении вытянутости квазиэллипсоидов является фактором, приводящим к снятию вырождения для четырех переходов п<-»п+1, что проявляется в появлении дополнительных особенностей на участках магнитооптического спектра, соответствующих переходам между уровнями Ландау с п=3 и п=4, а для переходов с п>4 - в уширении резонансов.

Анализ межзонных переходов на сплавах висмут-сурьма проводился тем же методом, что и для чистого висмута. По положению максимумов резонансов методом наименьших квадратов определялось значение параметра Ее/ш* согласно формуле (1). Применение

модели Лэкса для анализа низкополевых резонансных особенностей для сплавов висмут-сурьма обусловлено, с одной стороны, периодическим характером переходов в обратном магнитном поле, с другой стороны, отступлений от двузонной модели для легких бинарных и биссекторных электронов не обнаружено (Дрессельхауз).

Из расчета следует, что произведение Ег/т* в целом значительно уменьшается при увеличении концентрации сурьмы. Это справедливо как для бинарного (рис. 3), так и для биссекторного направлений магнитного поля.

Наиболее сильное изменение параметра Ег/ш* наблюдается в интервале концентраций сурьмы 124-14 ат.%. В диапазоне составов 0.16<Х<0.20 параметр Еб/ш* изменяется незначительно, что с учетом экспериментальной погрешности позволяет говорить о его постоянстве в указанном диапазоне.

Методом наименьших квадратов определена зависимость параметра Ео/ш* от концентрации сурьмы (сплошная линия на

рис. 3):

^(Х) = 22.76 - 281 • X +1440 • X2 - 2463 • X3 шс

Рис. 3

Как следует из исследований эффекта Шубникова-де Гааза и циклотронного резонанса произведение Qu-Qh должно линейно уменьшатся с ростом X. Качественно это согласуется с полученным в настоящем эксперименте результатом. Для количественной оценки

проведен расчет отношения Eg/m* для случая В||Сг с параметрами:

Qu=0.429-0.567-X, Q33=0.323 (пунктирная линия на рис. 3). Расчет хорошо согласуется с экспериментом в начале исследуемого диапазона составов X. С ростом X расхождение между расчетом и экспериментом немонотонно изменяется, достигая максимального значения 11% в окрестности Х=0.16. Хотя величина расхождения не велика, если принять во внимание обычную точность в определении параметров Qu и Q33, оно может носить принципиальный характер указывая на возможные локальные отклонения концентрационной зависимости этих параметров от строго линейной. В частности, можно предположить, что перестройка энергетического спектра сплавов висмут-сурьма в ограниченном диапазоне составов 0.12<Х<0.20 имеет нели-

нейный характер, в то время как во всем диапазоне 0<Х<1 более эффективным оказывается линейное приближение.

Далее, в диссертации, рассматриваются высокополевые участки спектров сплавов висмут-сурьма. Из расчета следует, что положение нижних 0-уровней Ландау для исследованных сплавов инвертировано по отношению к тем же уровням для чистого висмута. Кроме того, в отличие от висмута, 0-уровни расходятся с возрастанием магнитного поля. Инвертированный характер движения 0-уровней Ландау в магнитном поле для сплавов Б^хБЬьх приводит к изменению их интерпретации. Так, межзонный переход А (Оу 1+) для В1 трансформируется в переход О (Оё 1+) для сплава висмут-сурьма, а переход С (Оу <->Г) - в переход А (Оу -о-1+). Переход Б (Оё <->1+) трансформируется в переход В (Оё <-»Г), а переход В (Оё <-»Г) - в переход С(0+ <->Г).

С целью идентификации экспериментально наблюдаемых высокополевых особенностей проведен расчет в рамках модели Макклю-ра и Чоя резонансных значений магнитного поля, соответствующих межзонным и внутризонным переходам с участием 0-уровней Ландау,

в зависимости от содержания сурьмы. Параметры <3и, СЬз, при этом не варьировалиссь, любое их изменение приводит к ухудшению совпадения теории и расчета для самых интенсивных резонансов типа

В(0ё <-»Г). Для ориентации В ||С) хорошее согласие между расчетом и экспериментом является дополнительным основанием в пользу выбора нелинейной зависимости параметров С>п и СЬз от концентрации сурьмы.

При выборе линейной зависимости параметров резонансные поля для переходов типа О и В линейно уменьшаются с ростом X, что качественно противоречит эксперименту. В то же время для перехода типа А количественное согласие с экспериментом оказывается лучше.

Для случая ВI |Сг расчет позволяет однозначно идентифицировать высокополевые переходы типа О. Характер изменения с ростом X соответствующих этим переходам магнитных полей качественно такой же, как и при ориентации ЙПСь т.е. определяется зависимостью произведения (Зп-С^ззот X.

В обоих случаях, ЁПС) и вПСг, теоретические значения магнитного поля для переходов типа А несколько завышены по отноше-

нию к экспериментальным, причем это расхождение увеличивается с ростом X. Причина этого, по всей видимости, заключается в том, что закон дисперсии носителей заряда в Ь-точке у В1 в квантующем магнитном поле Чоем получен на волновых функциях гармонического осциллятора, применение которых, строго говоря, оправдано лишь в случае эллипсоидальных поверхностей Ферми, в то время как для сплавов висмут-сурьма изоэнергетические поверхности являются сильно неэллипсоидальными.

В конце главы отмечено, что модель Макклюра и Чоя позволяет описать удовлетворительным образом всю совокупность экспериментальных данных, полученных на висмуте и сплавах висмут-сурьма при значениях параметров:

(211=0.429 (Х=0),

(Ь=0.03 (Х=0),

<2зз=0.323 <Х= 0),

СС22 =0.615 (Х = 0),

«22 = 1.1 (Х = 0),

^22 =18 (Х = 0, 0.12<Х<0.20),

(Х = 0, 0.12<Х<0.20),

<311 • СЬ = 0.486 - 6 • X + 30.75 • X2 - 52.6 • X3 (0.12< Х<0.20), Е8= 18-242-Х (мэВ) (Х= 0, 0.12< Х<0.20).

С),], а^, (-12 приведены в атомной системе единиц.

Заключение содержит список основных результатов, полученных в работе.

1. В установку для исследования магнитопропускания методикой симметричной полосковой линией включены средства цифровой записи, накопления и обработки магнитооптических спектров, что позволило создать измерительную информационную систему. Разработано программное обеспечение, которое позволяет проводить анализ получаемых данных в режиме реального времени, что существенно оптимизирует процесс измерения.

2. Экспериментально определены факторы, приводящие к увеличению отношения сигнал/шум: уменьшение длины образца вдоль

направления распространения излучения до ~2 мм и выбор оптимальной ширины зазора (»25 мкм).

3. Отработана методика механо-химической полировки поверхностей монокристаллов Вк Разработана методика приготовления образцов из монокристаллов сплавов висмут-сурьма в виде двух зеркально-симметричных половинок, оптические поверхности которых образованы плоскостью скола.

4. Получены и исследованы магнитооптические спектры висмута и полупроводниковых сплавов Вп.хБЬх (0.12<Х<0.20) р-типа в импульсных магнитных полях до 20 Тл при Т=80°К для направлений магнитного поля ВI |Сг и ВI |С].

5. Показано, что при ориентации магнитного поля вдоль оси Сг магнитооптический спектр висмута содержит осцилляционные особенности, связанные как с оптическими переходами легких электронов, принадлежащих двум квазиэллипсоидам короткая полуось которых составляет угол 60° с направлением магнитного поля, так и тяжелыми электронами третьего квазиэллипсоида в Ь, направление вытянутости которого перпендикулярно направлению магнитного поля.

6. Незеркальность спектра электронов в Ь является фактором, приводящим к снятию вырождения межзонных переходов тяжелых электронов (В I |С2), что проявляется в появлении дополнительных особенностей на участках магнитооптического спектра, соответствующих этим переходам и в уширении резонансов.

7. При идентификации спектров висмута и сплавов висмут-сурьма в высокополевой области необходимо учитывать переходы 0-->1+и 0+-И", запрещенные правилами отбора для двузонной модели.

8. Резонансные особенности в магнитооптических спектрах сплавов Ви-хБЬх , обусловленные межзонными оптическим переходами между уровнями Ландау с п*0, описываются моделью Лэкса, в то время как переходы с участием уровней п=0 удовлетворительно описываются моделью Макклюра и Чоя.

9. Произведение параметров спектра ОпСЬз для полупроводниковых сплавов Вп-хБЬх (0.12<Х<0.20) зависит от концентрации сурьмы X, причем эта зависимость носит нелинейный характер.

Параметры энергетического спектра сплавов висмут-сурьма, определенные в настоящей работе, могут быть учтены при анализе общего характера перестройки зонной структуры у этих сплавов, при теоретическом анализе зависимости термоэлектрической эффектив-

ности от состава сплавов, степени легирования и магнитного поля. Спектры могут служить экспериментальной основой для квантомеха-нического анализа процессов взаимодействия электромагнитного излучения с полуметаллами, в частности, с целью выяснения роли различных механизмов рассеяния. Благодаря внедрению методов цифровой записи и обработки данных, магнитооптические спектры, полученные на висмуте, характеризуются высоким спектральным разрешением, что может быть использовано при создании быстродействующих анализаторов инфракрасных спектров.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бровко C.B., Зайцев A.A. Выделение осцилляций в магнитооптических спектрах // Материалы итоговой конференции за 1994 г. -Липецк, 1995. - С. 66.

2. Бровко C.B., Кондаков О.В. Матричные элемены оператора скорости. // Материалы итоговой конференции за 1994 г. - Липецк, 1995.-С. 67.

3. Бровко C.B., Кондаков О.В. Магнитооптические осцилляции в висмуте в области межзонных переходов // Проблемы физики и технологии ее преподавания: Сб. науч.тр. / Отв. ред. Н.М. Анисимов и В.Г. Барышников. - Липецк, 1996. - В. 1. - С. 6-9.

4. Бровко C.B., Зайцев A.A., Кондаков О.В. Магнитопропус-кание полосковой линии из висмута // Образовательные технологии: Межвузовский сб. науч. тр. / Отв. ред. В.В. Кравец.-Воронеж, 1996.-С. 75-78

5. Бровко C.B., Зайцев A.A., Иванов К.Г., Кондаков О.В. Маг-нитопропускание полосковой линии из висмута / Елецкий гос. пед. ин-т.- Елец, 1996. - 41 с. - Деп. в ВИНИТИ 22.07.96, № 2492-В96.

6. Бровко C.B., Зайцев A.A., Кондаков О.В. Оценка времени релаксации по спектрам магнитотражения // Проблемы физики и технологии ее преподавания: Сб. науч.тр. / Отв. ред. Н.М. Анисимов и В.Г. Барышников. - Липецк, 1996. - В. 1. - С. 10-13.

7. Бровко C.B., Кондаков О.В., Иванов К.Г. Циклотронные эффективные массы электронов в низкотемпературных термоэлектрических преобразователях на основе сплавов висмут-сурьма // Материалы для термоэлектрических преобразователей : Сб. науч. тр. - СПб.: РАН ФТИ им. Иоффе, 1995. - С. 69-71.

8. Иванов К.Г., Кондаков О.В., Бровко C.B., Зайцев А.А. Межзонные оптические переходы на уровнях Ландау в висмуте в ИК диапазоне при Т=80°К // ФТП. - 1996. - Т. 30,- № 9. - С. 1585-1590.