Химия - Осцилляции Шубникова де Гааза (графен) - Период осцилляций

20 марта 2011


Оглавление:
1. Осцилляции Шубникова де Гааза (графен)
2. Период осцилляций
3. Теория Гусынина — Шарапова



Энергия дираковских безмассовых фермионов в магнитном поле пропорциональна корню из магнитного поля и при заполнении s и s+1 релятивистских уровней Ландау можно записать для электронов на уровне Ферми следующие соотношения

\varepsilon_F=\hbar\omega_{c}^s\sqrt{s}
\varepsilon_F=\hbar\omega_{c}^{s+1}\sqrt{s+1}

где «циклотронная частота» \omega_{c}^s=\sqrt{2}\frac{v_F}{l_{B_s}}=v_F\sqrt{\frac{2eB_s}{\hbar}}, а магнитная длина l_{B_s}=\sqrt{\frac{\hbar}{eB_s}}, s — натуральное число 1, 2, 3, …, vF — фермиевская скорость, \hbar — постоянная Планка, e — элементарный заряд, Bs — магнитное поле соответствующее s-ому уровню Ландау. Концентрация электронов без магнитного поля равна n=\frac{g_sg_v\varepsilon_F^2}{4\pi\hbar^2v_F^2}. Используя это соотношение при условии, что магнитное поле не изменяет уровень Ферми получим

\pi\hbar^2n=\frac{\varepsilon_F^2}{v_F^2}=2seB_s\hbar

или

s=\frac{\pi\hbar n}{2eB_s}
s+1=\frac{\pi\hbar n}{2eB_{s+1}}

Вычитая из последнего равенства предпоследнее найдём соотношение для периода осцилляций \Delta B_s^{-1}

1=\frac{\pi\hbar n}{2e}\left=\frac{\pi\hbar n}{2e}\Delta B_s^{-1}

Здесь можно определить концентрацию носителей через период

n=\frac{2e}{\pi\hbar\Delta B_s^{-1}}

или фундаментальную частоту BF

n=\frac{2e}{\pi\hbar}B_F.

Эта формула аналогична формуле для концентрации двумерного электронного газа в инверсионных слоях кремния.



Просмотров: 3637


<<< Квантовый эффект Холла в графене
Парадокс Клейна (графен) >>>