ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Затухание высокочастотного поля в металле из "Электронная теория металлов" До сих пор мы не детализировали проникновения высокочастотного поля в металл, ограничиваясь лишь определением характерной глубины затухания поля (ее можно связать, например, с поверхностным импедансом) и сравнением ее с микроскопическими характеристиками движения электрона — длиной свободного пробега, радиусом ларморовской орбиты, расстоянием, проходимым электроном за период высокочастотного поля, и в соответствии с этим говорили о нормальном и аномальном скин-эффекте. [c.309] При нормальном скин-эффекте, как известно, поле в металле полностью описывается комплексной глубиной скин-слоя. [c.310] В слое порядка б электроны на дуге длины ]/гууб (гн б) получают направленную скорость и создают ток и соответствующую ему плотность тока / //б. [c.310] Таким образом, плотность тока, создаваемая электронами данной орбиты, окажется порядка (lIVarf ) tg ( , т. e. быстро убывающей с глубиной и прн ф 1 в Vраз меньшей, чем в слое O. [c.311] На глубине у Гн плотность тока меняет знак, оставаясь малой по абсолютной величине по сравнению с //o, до тех пор пока угол ф не приблизится к фо, соответствующему низу орбиты, так, чтобы было Фо — ф I. На глубине d, где электроны снова собираются в слое o, плотность тока снова резко возрастает к отличается в этом случае от плотности тока на поверхности лишь знаком. [c.311] Очевидно, подобная картина имеет место для всех траекторий данного радиуса, проходящих через узкий скин-слой параллельно поверхности. Поэтому, если бы все электроны двигались лишь по орбитам одного радиуса (т. е. имели бы одинаковую величину скорости в плоскости ху), плотность тока, создаваемая скользящими в скнн-слое электронами, вызывала бы всплески тока, а с ними и электромагнитного поля на глубине у = Такие всплески, в свою очередь, приводили бы к ускорению новых электронов, скользяпшх в слое на глубине вследствие чего картина повторялась бы на глубинах 2й, Ы и т. д. [c.311] В результате пришлось бы, разумеется, решать задачу об определении этой самосогласованной системы токов и полей, однако стала бы физически понятной картина, изображенная на рис. 88. [c.311] Легко понять, что нарушение неравенства сот / н/б приведет к уменьшению величины последовательных всплесков в геометрической прогрессии пропорционально степени б/Дс/ (б/г)сот размытия тока внизу , что, естественно, быстро погашает всплески. Более точная оценка показывает, что всплески при сот / /б, у = ай 0) порядка (0)а (б/гя) (йт) относительное возрастание поля вблизи у = а (0) = ас/о порядка (сот) = относительная добавка к импедансу от всплесков порядка (б/гя) (сот)а от следующего неособенного члена разложения— порядка (б кту) Таким образом, при определенных условиях возникает своеобразная цепочка всплесков поля в глубине металла. [c.312] Точное выражение для довольно громоздко и потому не выписано здесь его можно найти в работе [5]. [c.314] Возникновение всплесков поля должно, естественно, приво-шть к ряду новых физических эффектов. [c.315] Эффект будет, по-видимому, заметен даже при а Ai 100. [c.315] Разумеется, для того чтобы непосредственно построить ферми-поверхность, необходимы эксперименты на пластинах разной толщины и с различной ориентацией поверхности относительно кристаллографических осей. [c.316] Из изложенной выше физической картины возникновения всплесков поля ясно, что для их появления необходимо лишь существование механизма, отбирающего из всех орбит электронов лишь малую их часть с разбросом диаметров порядка или меньше глубины скин-слоя. Подобный механизм существует при наклоне магнитного поля относительно поверхности металла. Механизм работает и в отсутствие циклотронного резонанса. Всплески возникают как на высоких, так и на низких частотах, и условие существования структуры поля, изображенной на рис. 88, оказывается значительно более мягким, чем в случае резонанса [53]. [c.316] Понятно, что в случае аномально слабой зависимости диаметра орбит от Рг (как, например, тогда, когда поверхность Ферми близка к цилиндру постоянного диаметра), условие возникновения всплесков существенно облегчается. [c.317] Наличие даже слабых, но медленно затухающих всплесков, возникающих всякий раз, когда появляются выделенные орбиты, приводит к целому ряду вал ных физических следствий. В параллельном магнитном поле особые орбиты, имеющие экстремальный диаметр, обеспечивают циклотронный резонанс на соответствующей частоте. В наклонном по отношению к поверхности металла магнитном поле всплески обусловливают циклотронный резонанс (на частотах, указанных в 36). [c.317] В пластине всплески приводят к ряду осцилляционных по магнитному полю эффектов, которые подробно описаны в обзорах [54]. [c.317] Естественно, при невыполнении условий (38.7) — (38.8), как отмечалось в начале параграфа, всплески, хотя и возникают (в местах, где собираются электроны вблизи выделенных сечений), но быстро затухают (однако тем медленнее, в частности, чем слабее зависимость й рг)). Тем не менее использование пластины, отсекающей всплески, позволило экспериментально их обнаружить по периодическим по Н аномалиям импеданса [55]. [c.317] Вернуться к основной статье