1tom - 0320.htm
387
GaSb n пск-рыс др.) являются полупроводниками и примени ютсн в высокотемпературных выпрямителях, транзисторах, солнечных батареях, а также в при╦мниках ИК-иэлучопия. В качестве радиоакт. индикаторов используются р~-ридиоактивцый ^Ga (Tif =14,1 ч)
и G7Ga (электронный захват, 7V =78,26 ч).
'' 2
С. С. Бердоносов.
ГАЛОГЕНЫ (от греч, hals, род, падеж halos ≈ соль и -genes ≈ рождающий, рожд╦нный) ≈ хим. элементы гл. подгруппы VII группы псрмодич. системы элементов (F, C1, Вг, I н At). Лее Г. (кроме At) имеют стабильные изотопы. Конфигурация внеш. электронных оболочек атомов Г. sap5. Все Г. ≈ типичные неметаллы, в свободном виде состоят и:» двухатомных молекул, сравнительно легко диссоциирующих на атомы. При обычных условиях F и 01 ≈ газы, Иг ≈ жидкость, I и, по всей видимости, At (полученный только в мпкроколичест-вах) ≈ тн╦рдые вещества. Хим. активность Г. велика, при взаимодействии их с металлами образуются соли (галогениды, напр. NaCl). с. с. Бсрдопоыв. ГАЛЬВАНОМАГНЙТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ -^совокупность явлении, связанных с действием маги, поля Н на элек-тркч. CBoiicTBa проводников (металлов, полупронодии-ков, полумсталлов), по к-рым протекает улсктрич. ток (плотностью 3). Различают поч╦тные Г. я., характеристики к-рых меняют знак при изменении направления Н па обратное, и ч╦тные (не меняют знак), а также продольны? (,Я1//) и поперечные (,/_|_//). Наиб, важные Г. я. n:i неч╦тных ≈ Холла эффект ≈ вознпкионошю разпоотп потенциалов и направлении, перпендикуляр-ном Н л ./; и» четных ≈ изменение уд. сопротивления р при //__[_. У (поперечное лагнетосопротивлелие). При сравнительно небольших плотностях тока, когда справедлив ««кон Омн, т, с. между напряж╦нностью электрнч. поля .7£ и J есть линейная снянь (в общем случае анизотропная),
(*> * ≈ ^ j/, z),
(1)
Г. я, определяются зависимостью от //компонент тензора уд. сопротивлений jj,-k.
Феноменологическое рассмотрение. Влияние маги. тюля приводит к наис* пению джоулева тепла Q, выделяющегося в кристалле, и к появлению добавочного, отсутствующего при //≈0 электрич. ноля {поля X о л-л а) .Кн. Величины Q и 1£ц определяются соответственно симметричной: н антисимметрично!! частями тслаора
Q - -
(2)
Разность Sj k- Р*' гДе pfci ≈ Р/А ПРИ # = 0, зором м а г н е т о с о и р о т и в л е н и и, а
вел ичина у/ (£,-& ≈ лени ем, прич╦м ь ния сопротивления шение
наз. тенскалярная
2
kJ качестве
в магн.
; (Sik≈ p
м а г н е т о с о и р о т и в-
характеристики измене-
поле принимают отно-
(3)
Оно зависит от величины и направления Л, а также от направления j. Согласно принципу симметрии, кине-тич. коэф. Онсагера (см. Онсагера. теорема] р/^ (И) = = Pfci ( ≈ ")' из-за чего компоненты тензора i'/fc ≈ ч╦тные ф-ции //, а компоненты вектора а ≈ неч╦тные, т.е. тензор Siff(JJ) описывает ч╦тные Г. я., а вектор а ≈ неч╦тные.
Природа Г. я. Слабые и сильные поля. Зависимость pj'ft(^) обусловлена влиянием магн. поля на траектории носителей заряда (для определ╦нности электронов). При /У≈ 0 электрон между столкновениями с фонолами или дефектами кристаллич. реш╦тки движется прямо-
линейно, при // ^ 0 его путь искривляется. Грубой оценкой кривизны траектории может служить Лармо-ровскин радиус rL = pc/eH, где р ≈импульс, е ≈ заряд
электрона. При этом мерой влияния Н должно служить отношение длины свободного пробега / электрона к г^, а Ар/р должно быть ф-цией l/rL = H/lI^. Величина //о ≈ cpjelj при к-рой rf =/, разделяет все магп.
поля на слабые (Я <^ Я0) и сильные (Я^>//п). Для полупроводников принято выражать HQ через подвижность носителей заряда ц = те/m* (т^- Ijv ≈ транспортное время свободного пробега, и ≈ скорость электрона, т* ~ р/и ≈ его эффективная масса): Н0 = с/т*.
Величина 11 а зависит от темн-ры Т: с понижением Т I и н, возрастают, а _#"0 уменьшается. Если при Т-^'300 К для раил. металлов и хороню проводящих полупроводников Я0~105- 107 Э (для Bi 7/0~--104 Э), а для плохо проводящих полупроводников У/у ~108≈10" Э, то при низких темп-pax ограничение для Я,}, как правило, ла-кладывает чистота образца. Для предельно чистых образцов (Bi, \\V, Sn) при Г≈4 К 7/0~102 Э. Уменьшение УУ0
с темп-рои позволяет, используя ооычньге поля ~
105 ∙'), осуществить условия, соответствующие сильному
полю.
Квантующие поля. Если в плоскости, перпендикулярной //, электрон совершает периодическое (финитное) движение, то его энергия квантуется, причем расстояние между уровнями анергии равно ftfotf, где ые ≈ еН/т*с ≈ циклотронная частота. Квантование' движения электронов проявляется в Г. я. только в том случае, если iiM^kT (см. Ландау уровни). Магнитные
поля, удовлетворяющие услонию Я>ЯИ1, ≈ ≈≈kT,
j наз. квантующими. Обычно при Г≈300 К Г>л/т»
В полупроводниках и полуметаллах концентрация носителей мала, и при низких темп-pax уда╦тся реализовать случай, когда заполнен лишь один магн. уровень (т. ii. квантовый предел: &а)с>£/г, где £?≈ энергия Ферми вырожденного проводника при Я=0).
Слабые поля. R слабых магн. полях (Я<Я0) можно воспользоваться разложением Sf^ta а,1 по степеням Я//Я0, Учитывая ч╦тность S,-b и почетность а/, имеем:
,
Sib ~~ Pile
Здесь Р//..//Д ≈ тензор 4-го ранга, симметричный как по
индексам Г И /С, Так И ПО I Н т ($ikirn=&kilm^$ikml)
(принцип Онсагера не требует симметрии тензора btk). Порядок величины KOMIIOHLUIT а'ензоров $ццт и Ь,-^ определяется значением уд, сопротивления р° при Я=0 (P/fr//n) ^ife ∙*-" Р°)- Т.о., при Н <^1[й магнетосопротивле-ние (а значит, и Q) квадратично зависит от Я, а поле Холла ЕН ≈ линейно. Численные значения компонент PJ'WJ» H ^ik определяются параметрами рассеяния электронов и могут быть вычислены только с использованием конкретных предположений о рассеянии носителей яарлда л тв╦рдом теле. Однако число независимых компонент этих тензоров (анизотропия Г.я. в слабых полях) не зависит от механизмов рассеяния, а только от симметрии, кристалла.
Для изотропных проводников (поликристаллов) тензор уд. сопротивлений изотропен: pift ≈ p°6,-fc (6,-£ ≈ символ Кронсксра),
При
(5а)
При И \\\\ э а
АР м
скт Холла отсутствует, а
--
Ж"
UJ
3
X
X
о
X
393
")
}
