(5) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ЭЛЕКТРОНОВ ПРОВОДИМОСТИ
1
).
Изобретение может быть использовано для измерения коэффициентов диффузии электронов проводимости в физике и технике металлов и полупроводников.
Известен способ измерения коэффициентов диффузии спинов, основанный на измерении спада амплитуды сигнала эха l .
Известен .такж способ измерения коэффициента диффузии электронов проводимости образца, помещенного в постоянное магнитное поле с линейным градиентом вдоль образца и поле СВЧ излучения, основанный на резонансном поглощении электромагнитной энергии электронами проводимости. В этом способе СВЧ излучение накладывается в виде двух импульсов, первый из которых поворачивает намагниченность образца на 90, а второй, приложенный чере.з.время t; - на 180. Через время 2 после воздействия первого импульса система излучает сигнал электронноге спинового эха. По скорости спада амплитуды спинового эха определяют величину коэффициента диффузии электронов проводимости 21.
Недостатком известных способов является то, что вследствие малой разрешающей способности радиотехнических устройств, возможно наблюдение сигналов спинового эха лишь в материалах с временами спиновой релаксаtoции длиннее, чем 10 секунды. По этой причине явление спинового эха может наблюдаться лишь в очень ограниченном числе сверхчистых металлов. Кроме того, импульсные измерения тре15буют применения сложной электронной техники.
Цель изобретения - измерение коэффициента диффузии в более широком классе проводящих материалов, сниже20ние требований к их чистоте, а также упрощениепроцесса измерения.
Поставленная цель достигается тем, что сначала измеряют ширину линии резонансного- поглощения электромагнитной згнергии в:- отсутствии релаксации спинов на поверхности образца, затем Ф гговврх«ость образца наносят слой проводящего материала, измеряют шири ну линии резонансного поглощения при наличии поверхностной релаксации, по разности ширин линий резонанса определяют вклад, обусловленный только поверхностной релаксацией и определяют коэффициент диффузии по формуле , где Ji гиромагнитное отношениег свободного электрона; коэффици-ент диффузии элект ронов проводимости; Д|1« ширина линии резонансного поглощения, обусловленная релаксацией спинов на поверхности образца; d - наименьший размер образца; , -безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца. Полная наблюдаемая ширина лН состоит из двух аддитивно складывающих ся частей : лНг - вышеупомянутая ширина и лНв - ширина обязанная релаксационным процессам в объеме образца Обычно ширина линии резонансного поглощения определяется «Л, поэтому для увеличения дН на поверхность об разца любыми известными способами на носят тонкий слой вещества, способного эффективно увеличивать поверхностную релаксацию спина электрона проводимости. В качестве такого вещества может служить, например, фер.ромагнит « |й металл. Измерение коэффициента диффузии электронов проводимости в металличес ком литии г оводят следующим образом / На тонкий (меньше длины свободного пробега электрона проводимости) слой ферромагнитного сплава инвар на пыляют в вакууме пленку исследуемого металла лития заданной толщины. Одновременно и в тех же самых условиях напыляют пленку исследуемого металла лития на диэлектрическую подложку, например, из фтористого лития. В образце, напыленном на диэлектрическую подложку, релаксация спина на поверх ности практически равна нулю () Измеряют ширины линий резонансного поглощения в этих образцах. Разность этих ширин и определяет искомое значение поверхностного вклада дН. Затем по приведенной выше формуле определяют значение коэффициента диффузии электронов проводимости. При олщине планки d +, см, дНз 11 ГС и (Х, 2,5 получаем значение D , что полностью согласуется с данными эксперимента по спиновому эхо, проведенному на образцах лития рекордной чистоты дИо 50 к ГС. Формула изобретения Способ измерения коэффициента диффузии электронов проводимости образца, помещенного в постоянное магнитное поле с линейным градиентом вдоль образца и поле СВЧ излучения, основанный на резонансном поглощении электромеханической энергии электронами проводимости,отличающий с я тем, что, с целью измерения коэффициента диффузии в более широком классе проводящих материалов, снижения требований к их чистоте, а также упрощения процесса измерений, сначала измеряют ширину линии резонансного поглощения электромагнитной энергии в отсутствии релаксации спи- . нов на поверхности образца, затем на поверхность образца наносят слой проводящего материала, измеряют ширину линии резонансного поглощения при наличии поверхностной релаксации, по разности ширин линий резонанса определяют вклад, обусловленный только поверхностнрй релаксацией, и определяют коэффициент диффузии по формуледН d Л-где и - гиромагнитное отношение свободного электрона; D - коэффициент диффузии электронов проводимости; лНь - ширина линии резонансного поглощения, обусловленная релаксацией спинов на по. верхности образца; d наименьший размер образца; оС - безразмерный коэффициент, зависящий от геометрии образца.
589 5394
Источники информации,2. Cherkasov F.G. Kharakhaпринятые во внимание при экспертизе shyan E;G., Judalov V.F. - Physics 1. Абрагам A. Ядерный магнетизм, Zett, 1975, vol. 50 A, N 6, p. 399М.,ИЛ, 1963. (прототип).
