О происхождении “высокотемпературных” осцилляций кинетических коэффициентов в висмуте и полуметаллических сплавах на его основе

В соответствии с [10,11], при квазиупругом междолинном рассеянии носителей заряда период ВТО в стандартной модели дается соотношением

(2)

где - энергия перекрытия электронной и дырочной зон, - циклотронная масса. При неупругом междолинном рассеянии на акустических фононах с энергией возникает наложение мод с периодами [15]

(3)

С помощью соотношений (2), (3) для висмута получены усредненные значения энергии перекрытия зон мэв и энергии “межзонных” акустических фононов мэв. Первое из этих значений соответствует мэв, что согласуется с наиболее достоверной величиной ферми – энергии электронов, приведенной в цитированном выше обзоре В.С. Эдельмана. Энергия “межзонных” акустических фононов соответствует данным A.A. Lopez, Phys.Rev. 175, 823 (1968). Установлено, что в диапазоне температур 10-70K энергия перекрытия увеличивается примерно на 30% [2,5,7], и это связывается с температурной зависимостью анизотропии решетки.

Оказывается, что ВТО обнаруживают эффект, близкий к удвоению частоты, которое наблюдается в широком интервале направлений магнитного поля H [3]. При этом вторая гармоника по амплитуде соизмерима с первой. Поскольку угловая зависимость периода второй гармоники определяется анизотропией циклотронной массы дырок, ее происхождение связывается с электрон – дырочными переходами вблизи горизонтали, определяемой вершиной валентной зоны в точке зоны Бриллюэна. Структура выражения для соответствующего периода при квазиупругих межзонных переходах совпадает с формулой (2), в которую вместо энергии перекрытия входит сумма . Полученное значение энергетической щели мэв [17] соответствует результатам IR- исследований, и близко к приведенному в обзоре В.С. Эдельмана (см. ссылку выше).

Известно, что циклотронная масса дырок в висмуте не зависит от энергии. Поэтому, комбинируя данные, полученные при измерениях эффекта Шубникова – де Гааза и ВТО, можно получить информацию о ферми – энергии электронов и энергетической щели в точке для полуметаллических сплавов на основе висмута.

В работе [12] предложена альтернативная модель ВТО, согласно которой осцилляции возникают в результате электронно-дырочных переходов между экстремумами подзон Ландау вблизи уровня ферми. При этом циклотронные массы электронов и дырок должны быть кратны. Здесь, как и в [10,11], при некоторых предположениях (см. ниже) период ВТО определяется величиной перекрытия энергетических зон. Казалось бы, экспериментальные результаты полнее описываются в рамках моделей [10,11]. Это прежде всего относится к совместному наблюдению электронных и дырочных периодов ВТО [7,14], реализации ВТО в ультраквантовом пределе [4,18], слабой зависимости относительной амплитуды осцилляций от направления магнитного поля (по этому поводу проводились специальные контрольные измерения). Однако появление теоретических работ, рассматривающих слабозатухающие по температуре осцилляции кинетических коэффициентов в слоистых структурах и тонких пленках (M.V. Kartsovnik et al, Phys. Rev. Lett. 89, 126802 (2002); О.В. Кириченко, И.В. Козлов, ФНТ 28, 509 (2002); И.В. Козлов, ФНТ 29, 1341 (2003)), вновь стимулировало интерпретацию экспериментальных результатов с позиций [12].