Magneettinen tarkennus

Magneettinen fokusointi [K 1] on elektronien (quasipartikkelien) virtauksen pitoisuus pistekontaktista toiseen magneettikentän avulla. Metallien elektroneja voidaan pitää kvasihiukkasina, jotka liikkuvat vapaasti kiteessä, kuten vapaita elektroneja . Tämä tarkoittaa, että ulkoisen magneettikentän tulisi vaikuttaa niiden liikkeeseen, analogisesti tyhjiössä olevien varautuneiden hiukkassäteiden kanssa [1] . Elektronien fokusointi puhtaissa materiaaleissa ( yksikiteissä ), joissa niiden keskimääräinen vapaa reitti on verrattavissa koskettimien väliseen etäisyyteen, mahdollistaa Fermin pinnan yhteen pisteeseen lokalisoituneen kvasipartikkeliryhmän sironnan tutkimisen [2] .

Laadullinen selitys

Pituussuuntainen tarkennus

Magneettisen tarkennuksen mahdollisuutta kiinteässä kappaleessa ehdotti Yu. V. Sharvin vuonna 1965 [4] , ja myöhemmin hän havaitsi pitkittäisen (magneettikenttä, joka on yhdensuuntainen koskettimia yhdistävän linjan kanssa) elektronista tarkennusta ohuessa metallikalvossa yhdessä L. M. Fisherin kanssa [3 ] . Heidän kokeessaan kaksi mikrokoskettimia emitteri ja kollektori sijaitsivat vastakkain ohuen metallikalvon eri puolilla (kuva 1) [5] .

Pitkittäistarkennuksessa magneettikentän H suuruus , jossa emitteristä emittoidut elektronit fokusoituvat kollektoriin , määräytyy ehdolla, että liikejakso on monikertainen kosketuksesta kosketukseen siirtymisajan kanssa , missä on koskettimien välinen etäisyys (levyn paksuus), , on syklotronitaajuus , — syklotronimassa on elektronin nopeuden komponentti magneettikentässä, . $E$ $C$ $T$ $L=n{{v}_{H}}T$ $L$ ${\displaystyle T={\frac {2\pi }{\omega _{c))))$ $\omega _{c}={\frac {eH}{m_{c}c))$ $m_{c}$ $v_{H}$ $n=1,2,3...$

Maksimimäärä elektroneja keskittyy kollektoriin sen siirtymän ääriarvoissa magneettikentässä ajanjakson aikana , missä on Fermin pinnan leikkaus elektronin liikemäärän vakioarvon tason mukaan magneettikenttää pitkin . Vastaavasti kollektorin potentiaalin riippuvuudet magneettikentästä näkyvät funktion singulaaripisteissä , joille . Lisäksi fokusoituneiden elektronien määrä on suurin reuna-arvoille , jotka vastaavat Fermin pinnan elliptisiä ääripisteitä, missä , ja missä on Gaussin kaarevuus . ${{\left({{v}_{H}}T\right)}_{extr}}={\frac {c}{eH}}{{\left({\frac {\partial S }{\osittainen {{p}_{H}}}}\oikea)}_{extr}}$ $S$ ${{p}_{H}}=const$ $V(H)$ ${{\left({\frac {\partial S}{\partial {p_{H))))\right)}_{extr))$ ${\frac {\partial ^{2}S}{\partial p_{H}^{2))}=0$ $p_{H}$ ${\frac {{{\partial }^{2}}S}{\partial p_{H}^{2}}}\neq 0$ ${\displaystyle {\frac {\partial S}{\partial {{p}_{H))))={\frac {2\pi }{\sqrt {K))))$ $K$

Poikittainen kohdistus

Brian Pippard pohti ensimmäisen kerran elektronista kuljetusta poikittaisessa magneettikentässä vuonna 1965 [7] . Hänen menetelmänsä ei kuitenkaan käyttänyt pistekontakteja. V. S. Tsoi ehdotti elektronien magneettisen fokusoinnin nykyaikaista toteutusta metallissa, jossa on kaksi mikrokontaktia [6] . V. S. Tsoin poikittaismagneettista fokusointia koskevien kokeiden geometriassa kaksi pistekosketinta sijaitsee samalla metallipinnalla, ja magneettikenttä on pinnan suuntainen ja suunnattu kohtisuoraan koskettimia yhdistävään linjaan (kuva 2) [5] .

Poikittaisessa tarkennuksessa emitterin ruiskuttamat elektronit fokusoidaan kollektoriin, jos koskettimien välinen etäisyys sisältää kokonaislukumäärän elektronien liikeradan segmenttien sointuja , jotka "hyppäävät" pintaa pitkin , ja kiertoradalla ei ole ajautumista pitkin. magneettikenttä , jossa , on Fermin pinnan jänne normaalin suunnassa rajaan, on syklotroniradalla olevan elektronin vaihe, josta elektroni "alkaa" emitteristä. $E$ $C$ $L$ $\Delta R$ $L=n\Delta R$ ${{v}_{H}=0$ $\Delta R={\frac {c{{D(\gamma ,p_{H})}_{\bot }}}{eH}}$ ${{D}_{\bot ))$ $\gamma$

Kollektoriin tulevien elektronien määrä on suurin, jos poikittaisen fokusoinnin ehto täyttyy Fermi-pinnan äärihalkaisijaa vastaavilla varauksenkuljettajilla , joille . ${\displaystyle D_{\perp extr))$ ${\frac {\partial {{D}_{\bot ))}{\partial {{p}_{H))))={\frac {\partial {{D}_{\bot } }}{\partial \gamma }}=0$

Muistiinpanot

Kommentit

↑ Englanti. poikittaiselektronitarkennus, magneettinen fokusointi

Lähteet

↑ Kolesnichenko, 1992 , s. 1059.
↑ Bozhko, S. I. Elektronien tarkennus poikittaismagneettikentällä // JETP Letters. - 2014. - T. 99 . - S. 558-567 .
↑ 1 2 Sharvin, Yu. V; Fisher, L.M. Tarkennettujen elektronisuihkujen havainnointi metallissa // JETP Letters. - 1965. - T. 1 . - S. 54-57 .
↑ Sharvin, Yu. V. Yhdestä mahdollisesta menetelmästä Fermin pinnan tutkimiseksi // Zhurn. exp. ja teoria. fysiikka - 1965. - T. 48 . - S. 984-985 .
↑ 1 2 Kolesnichenko, 1992 , s. 1060.
↑ 1 2 Tsoi, V. S. Elektronien fokusointi metalliin poikittaismagneettikentällä // JETP Letters. - 1974. - T. 19 . - S. 114-116 .
↑ Hawkins, FM; Pippard, AB H-funktio ja sen soveltaminen ongelmaan puoliympyrän elektronien fokusoinnissa metalleissa // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. - 1965. - T. 61 . - S. 433-443 . - doi : 10.1017/S030500410000400X .

Kirjallisuus

Kolesnichenko, Yu. A. Elektronien fokusointiefektit metalleissa // Low Temperature Physics. - 1992. - T. 18 . - S. 1059-1084 .