, (20.28)
где и – компоненты эффективной проводимости, возбуждаемые волнами правой и левой круговой поляризации соответственно. При в области циклотронного резонанса и поглощение СВЧ мощности, в основном обусловлено проводимостью . Увеличение проводимости , обусловленное возрастанием поглощенной носителями СВЧ-мощности, вызывает уменьшение коэффициента отражения R. Изменение R можно представить линейной зависимостью от
. (20.29)
Производные ¶R/¶sи ¶R/¶Bимеют противоположные знаки.
Производные ¶R/¶Bи ¶s/¶Bв области циклотронного резонанса достигают экстремальных значений при
. (20.30)
Вторые производные ¶2R/¶B2и ¶2s/¶В2 максимальны при
. (20.31)
Производная ¶R/¶B=0 при циклотронном резонансе
, (20.32)
где – циклотронная частота,
m*- эффективная масса носителей заряда.
Подвижность и время релаксации импульса носителей определяются выражениями
, (20.33)
. (20.34)
При известной эффективной массе носителей
, (20.35)
. (20.36)
Из (20.31) и (20.32)
. (20.37)
Из (20.33) и (20.37)
. (20.38)
В области магнитоплазменного резонанса [29] можно представить в приближенном виде, произведя в (20.28) замену wt на a
. (20.39)
Из условия магнитоплазменного резонанса () определяется плаз-менная частота
. (20.40)
При подвижность и время релаксации t определяются из соотношения
(20.41)
Следует отметить, что из (20.40) и (20.41) получаем выражение (20.33).
Для оценки допустимости принятых приближений на рис.20.10 приведены магнитополевые зависимости высокочастотной проводимости и ее производных, рассчитанные в относительных единицах по следующим формулам:
, (20.42)
, (20.43)
. (20.44)
Из анализа кривых рис.20.10 следует, что при wt=1 выполняется приближение . Учет производных от уменьшает значения магнитного поля B1 и B2 на 1% и практически не изменяет их разность B2_B1. Подвижность электронов, определенная по формулам (20.33) и (20.38) составляет m=11м2/Вс. На рис.20.11 представлены экспериментальные зависимости производных коэффициента отражения ¶R/¶В и ¶2R/¶В2 от магнитного поля, полученные в [28,29] для 2D слоя GaAs гетероструктуры GaAs/AlxGa1xAs с концентрацией электронов ns=2.5.1011 см-2 при Т=80К и n=36,4 ГГц.
Из анализа кривых рис.20.11 получены значения магнитного поля B0=0.091Тл, B1=0.21Тл и B2=0.30Тл. Подвижности электронов, определенные по (20.33) и (20.38) соответственно, составляют m1=4.8м2/Вс и m2=4.7м2/Вс. Полученные результаты согласуются с паспортным значением mп=4.8м2/Вс для структуры, из которой был изготовлен образец. Время релаксации импульса электронов, определенное по формулам (20.34) и (20.38), составило t =1.9.10-12с. На основе полученных результатов wt составляет 0,437. Значения магнитного поля B1 и B2, полученные по формулам (20.43) и (20.44) без учета производных от , составили B1=0.211Тл и B2=0.299Тл. Учет влияния производных от приводит к уменьшению B1 и B2 на 10%. При этом разность B2_B1 уменьшается лишь на 1%. Подвижность электронов, вычисленная по формуле (20.38) без учета влияния, составила m=4.8м2/Вс, а с учетом производных от - m=4.85м2/Вс.
Для определения m и tрассмотренным методом не требуется измерять абсолютные значения коэффициента отражения и размеры исследуемого слоя образца. Этим методом можно определять m и tкак в двумерных системах, так и в объемных полупроводниках и тонких эпитаксиальных пленках
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.