СТАТИЧЕСКИЙ СКИН-ЭФФЕКТ

СТАТИЧЕСКИЙ СКИН-ЭФФЕКТ
СТАТИЧЕСКИЙ СКИН-ЭФФЕКТ

- концентрация токовых линий (постоянноготока) вблизи поверхности электронного проводника, помещённого в сильноемагн. поле Н. С. с.-э. наблюдается при низких темп-рах, когда осуществляетсяусловие 8068-55.jpg, где w с - циклотронная частота электронов, а 8068-56.jpg- частота столкновений электронов в объёме проводника. Это означает, чтовремя свободного пробега электрона во много раз больше периода обращенияпо орбите. При этом токовые линии концентрируются в слое толщиной порядкарадиуса электронной орбиты в магн. поле 8068-57.jpg,где VF- фермиевская скорость. В отличие от скин-эффекта в перем. поле, когда весь ток сконцентрирован в приповерхностном слое, <при С. с.-э. плотность пост. тока j при удалении в глубь образцастремится не к нулю, а к значению, характерному для массивного образца, <когда можно не учитывать столкновения электронов с границами образца.

Причина С. с.-э. заключается, в существовании вблизи границы проводникаслоя (толщиной 8068-58.jpg) с большей, чем в объёме, проводимостью. При 8068-59.jpgпоперечные (относительно Н) компоненты тензора проводимости дляметаллов с замкнутыми ферми-поверхностями тем больше, чем чаще происходятстолкновения электронов с границей. При этом величины компонент тензорапроводимости в магн. поле значительно меньше проводимости при Н=0 (см. Гальваномагнитные явления, Магнетосопротивление). Электроныиз приграничного слоя толщиной 8068-60.jpgобязательно (при каждом обороте вокруг магн. поля Н) сталкиваютсяс границей, что и приводит к существованию хорошо проводящего слоя вблизиграницы (рис., а, 6).

Конкретное значение приповерхностной проводимости as зависитот состояния границы образца (атомногладкая или шероховатая), а также отструктуры ферми-поверхности проводника. В частности, если ферми-поверхностьимеет неск. полостей, то при столкновении с границей образца электрон может«перескочить» с одной полости на другую (многоканальное рассеяние; рис.,в). Это существенно изменяет движение электрона под действием магн. поляпо сравнению с его движением в объёме проводника и проявляется в величинеприповерхностной проводимости. Макс. отличие приповерхностной проводимостиот объёмной имеет место тогда, когда в объёме проводника электроны движутсяпо замкнутым орбитам, а за счёт столкновения с границей - по открытым траекториям(рис.). Тогда проводимость вблизи границы 8068-62.jpgпорядка объёмной 0 при Н =0 и, естественно, значительно больше, <чем в объёме.
8068-61.jpg

Типы открытых траекторий, возникающих при зеркальном отражении электронаот границы металл - вакуум: а, б - электрон остаётся на одной и той жеполости поверхности Ферми; в - электрон поочерёдно «перепрыгивает» с электроннойполости на дырочную.

При больших плотностях тока становится существенным влияние собств. <магн. поля тока Hj на движение электронов. Т. <к. в центре пластины (проволоки) Hj= 0, то роли Hj к Н противоположны: внеш. магн. поле концентрирует токовые линии уповерхности, а собств. магн. поле тока - в центре (см. Пинч-эффект).

Непосредств. наблюдение С. с.-э. затруднительно. С. с.-э. проявляетсяпо зависимости сопротивления образцов конечной толщины (пластин, проволок)от магн. поля (см. нижеследующую табл., а также табл. в ст. Размерныеэффекты).

Выражения для проводимости проводников конечных размеров, демонстрирующихстатический скин-эффект (компенсированные металлы;8068-63.jpg)
8068-64.jpg

Для наблюдения С. с.-э. используют металлы, у к-рых объёмная проводимостьв магн. поле при 8068-65.jpgзаметно меньше, чем при Н= 0. В этом смысле особенно показательныобразцы конечных размеров из компенсиров. металлов или собств. полупроводников(число электронов равно числу дырок), т. к. у них в магн. поле объёмнаяпоперечная проводимость в 8068-66.jpgраз меньше, чем при Н =0. При выборе размеров образцов (толщиныпластины d, радиуса проволоки R) необходимо, чтобы роль приповерхностногослоя была заметной и не перекрывалась проводимостью «сердцевины», в к-ройэлектроны вовсе не сталкиваются с границей.

Если магн. поле Н параллельно граням пластины из компенсиров. <металла (либо собств. полупроводника), то 8068-67.jpg, где W- параметр, определяющий степень зеркальности отраженияэлектронов границами образца;8068-68.jpg- угол между j и Н. С. с.-э. определяет проводимость образца, <когда отражение зеркально (W =0) при 8068-69.jpg,когда отражение диффузно (W =1) при 8068-70.jpg

Чувствительность С. с.-э., как и др. гальваномагн. явлений, к геометрииферми-поверхностей металлов, а также к характеру отражения электронов границейобразца делает его источником информации не только об электронном энергетич. <спектре проводников, но и о структуре его границ. Эффект, аналогичный С. <с.-э., должен наблюдаться при наличии плоских дефектов внутри проводника(напр., границ кристаллитов), столкновения с к-рыми в сильном магн. поле(8068-71.jpg ) могут привестик концентрации токовых линий вблизи дефектов.

Лит.: Песчанский В. Г., Статический скин-эффект, в сб.: Электроныпроводимости, под ред. М. И. Каганова, В. С. Эдельмана, М., 1985. М. И. Каганов, В. Г. Песчанский.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Нужна курсовая?

Полезное


Смотреть что такое "СТАТИЧЕСКИЙ СКИН-ЭФФЕКТ" в других словарях:

  • ПРИСТЕНОЧНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ — электронная проводимость разреженной замагниченной плазмы поперёк маги, поля, обусловленная столкновениями электронов не с тяжёлыми частицами (атомами, ионами) в объёме, а столкновениями с поверхностями (стенками), пересекающими магн. силовые… …   Физическая энциклопедия

  • Трансформатор Теслы — Разряды с провода на терминале Трансформатор Тесла, также катушка Теслы (англ. Tesla coil)  единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий выс …   Википедия

  • Катушка тесла — Разряды с провода на терминале Трансформатор Тесла единственное из изобретений Николы Тесла, носящих его имя сегодня. Это классический резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение при высокой частоте. Оно использовалось Теслой в… …   Википедия

  • Трансформатор Тесла — Разряды с провода на терминале Трансформатор Тесла, также катушка Тесла[1] (англ.  …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»