Моделирование температурной зависимости осцилляций Шубникова-де Гааза в полупроводниках

УДК 621.3.082.782
Моделирование температурной зависимости осцилляций Шубникова-де Гааза в полупроводниках
Ф.Г.Узоков
Старший преподаватель кафедры «Информационные технологии в технических системах» Наманганский инженерно-технологический институт


Аннотация
Яримўтказгичларда Ландау сатҳларининг термик кенгайишини ҳисобга олган ҳолда Шубников-де Гааз эффекти осцилляцияларининг температурага боғлиқлик назарияси яратилган. Шубников-де Гааз эффектининг натижаларидан фойдаланиб, таклиф этилган метод асосида электронларнинг циклотрон эффектив массаси аниқланган. Олинган назарий натижалар Bi_1.99Tl_0.01Se₃ учун бажарилган экспериментлар билан солиштирилган.
Таянч сўзлар: Ландау сатҳлари, ҳолатлар зичлиги, Шубников-де Гааз осцилляцияси, циклотрон эффектив масса.


Аннотация
Построена теория температурной зависимости осцилляций эффекта Шубникова-де Гааза с учетом термических уширений уровней Ландау в полупроводниках. Определена циклотронная эффективная масса электронов из данных эффекта Шубникова-де Гааза с помощью приведенного метода. Полученные теоретические результаты сопоставлены с эксперимен­тальными данными для Bi_1.99Tl_0.01Se₃.
Ключевые слова: уровни Ландау, плотности состояний, осцилляции Шубникова-де Гааза, циклотронная эффективная масса


Abstract
The theory of the temperature dependence of the oscillation Shubnikov-de Haas, taking into account the thermal broadening of the Landau levels in bulk semiconductors is constructed. The cyclotron effective mass of the electrons is determined from the Shubnikov-de Haas data. The theoretical results are compared with experimental data in Bi_1.99Tl_0.01Se₃.
Keywords: Landau levels, the density of states, oscillation Shubnikov-de Haas, cyclotron effective mass


I. Введение
Квантовые осцилляции типа Шубникова-де Гааза (ШдГ) и де-Гааза-ван Альфена (дГвА) позволяют получить ценную информацию о динамических свойствах и энергетических параметрах вырожденных электронов в полупроводниках. Осцилляции ШдГ – хорошо изученный квантовый магнитный эффект, наблюдаемый в полупроводниках с вырожденным электронным газом при низких температурах [1].
В последнее время большое внимание уделяется получению и исследованию осцилляций ШдГ и дГвА на основе наноразмерных полупроводников. В работах [2, 3] исследована температурная зависимость осцилляций ШдГ и дГвА при слабых магнитных полях и высоких температурах в низкоразмерных полупроводниках и получено изменение зависимости продольного сопротивления от температуры и магнитного поля в кремниевых наноструктурах. В работах [4-5] предложен и экспериментально реализован способ определения эффективной массы электронов в полупроводниках с помощью измерения эффекта ШдГ при двух температурах.
В работах [6-7] исследована температурная зависимость плотности состояний в квантующих магнитных полях. В этих работах показано, что сплошной спектр плотности состояний, измеренный при температуре жидкого азота, при низких температурах превращается в дискретные уровни Ландау. Математическое моделирование процессов с использованием экспериментальных значений сплошного спектра плотности состояний дает возможность рассчитать дискретные уровни Ландау. Однако в этих работах не исследована температурная зависимость осцилляций ШдГ в полупроводниках.
Целью настоящей работы является теоретическое исследование температурной зависимости осцилляций ШдГ в полупроводниках и сравнение теории с экспериментальными данными.