Распространение поверхностных акустических волн в металлах

• Автор: Писарев, Леонид Тихонович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Донецк
• Количество страниц: 164 c. : ил

1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В МЕТАЛЛАХ

1.1. Типы поверхностных акустических волн в твёрдых

телах

1.2. Теория поверхностных акустических волн в металлах

1.3. Доплерон-фононный резонанс в металлах

1.4. Кристаллографическая решетка и поверхность Ферми вольфрама и галлия

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Импульсный ультразвуковой спектрометр

2.2. Возбуждение поверхностного звука в металлах

2.3. Методика измерения скорости поверхностных волн в металлах

2.4. Технология изготовления металлических образцов

2.5. Математическая обработка осцилляционных данных
3. ХАРАКТЕР ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В КРИСТАЛЛАХ ВОЛЬФРАМА И ГАЛЛИЯ
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ
ВОЛН В СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ШЛЯХ
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В СИЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ
5.1. Характер поглощения при различной ориентации магнитного поля
5.2. Температурная зависимость длины свободного
пробега электронов в галлии
5.3. Квантовые осцилляции поглощения поверхностных акустических волн
6. ПРИМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЗБУЖДЕНИЙ
В МЕТАЛЛАХ
7. ЭФФЕКТ ОТКЛОНЕНИЯ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ
АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН С НОСИТЕЛЯМИ ТОКА В ГАЛЛИИ
ПРИМЕЧАНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
В физике твердого тела вообще и в физике металлов в частности одной из центральных проблем является исследование свойств элементарных возбуждений. К ним относятся в первую очередь электроны проводимости и фононы. В плане решения проблемы определения спектров элементарных возбуждений и характеристик взаимодействия электронов и фононов - основного взаимодействия, определяющего термодинамические и кинетические свойства металлов, - широкое распространение получили методы ультразвуковой спектроскопии. Действительно, деформация кристалла акустическими фононами приводит к своеобразному взаимодействию колебания решетки с электронами проводимости - деформационному взаимодействию, определяющему непосредственное поглощение энергии и импульса фононов электронами. При низких температурах в металлах электронное поглощение фононов является основным механизмом. Внешние воздействия (например, магнитные поля), изменяя характер движения электронов проводимости, приводят к изменению характера поглощения и дисперсии звуковой волны, что и является основой ультразвуковых методов исследования.
К настоящему времени вопрос распространения объемных звуковых волн в металлах (магнитоакустические резонансы, квантовые и гигантские квантовые осцилляции, геликон-фононный и доплерон-фононный резонансы, акустомагнитоэлектрические эффекты и т.д.) изучен достаточно полно.
В ограниченных образцах, кроме объемных звуковых волн, могут распространяться упругие колебания, локализованные вблизи поверхности, - поверхностные акустические волны (ПАВ). Характер взаимодействия носителей тока в металлах с ПАВ, в отличие от
температуре, равна т = 0,0785 и р - 0,1525.
На рис. 1.4.4 изображены проекции расположения атомов в главных кристаллографических плоскостях и элементарная ячейка галлия по Шуберту Г52] . Из рис. 1.4.4 следует, что атомы в плоскости ОС2 при ^=<7 располагаются парами, образуя "двухатомные молекулы", оси которых лежат под углом 16° к направлению Z

Расстояние между атомами в "молекуле" а,= 2,429 А, однако, лишь немногим меньше расстояния от атома в одной "молекуле" до ближайшего атома в другой. Из рис. 1.4.4 видно также, что расположение атомов в плоскости Х2 при у = -g такое же, как и при у =0 j но вся картина сдвинута вдоль 2 на | . Отсюда следует, что
существуют лишь 4 различно расположенных атома, а не 8. Теперь можно выбрать элементарную ячейку, меньшую чем орторомбическую, такую, чтобы она содержала только 4 атома. Это достигается путем выбора в качестве базисных векторов следующих величин:
i, = aL I _ + А ■<+ Ар
2,з “ - 2 I 2 К ’
где i , / , К - единичные векторы вдоль х , у и 2 осей.
Упругие свойства характеризуются 9 упругими постоянными [дЗ].
т т ?
Значения упругих постоянных в 10 дин/см приведены в таблице

Вдоль осей CL , В , С распространяются чистые моды звуковых
волн.
Поверхность Ферми галлия была исследована Слетером и др.[öl] в приближении почти свободных электронов (ПСЭ), а с учетом спин-орбитального взаимодействия - Костером [55] . Согласно [öö],энергетические зоны галлия вблизи уровня Ферми оказались чрезвычайно