Комбинированный резонанс - возбуждение квантовых переходов между магн. подуровнями электрона
переменным электрич. полем К. К. р. отличается от электронного парамагнитного
резонанса (ЭПР), к-рый возбуждается переменным магн. полем. К. р. обусловлен
взаимодействием между спиновым магн. моментом
электрона и полем Е (см. Спин-орбитальное взаимодействие ).К.
р. был впервые предсказан для зонных носителей заряда в кристаллах, для к-рых
он может превышать по интенсивности ЭПР на 7 - 8 порядков [1].
Схема расщепления квантовых уровней на спиновые подуровни, штриховые стрелки указывают циклотронный (ЦР)
и парамагнитный (ЭПР) резонансы, сплошные стрелки - комбинированный резонанс.
В отсутствие спин-орбитальной
связи электрон в постоянном однородном магн. поле Н совершает два независимых
движения: орбитальное, описываемое квантованием, и спиновое. Переходы
между квантовыми уровнями возбуждаются переменным электрич. полем и отвечают
циклотронному резонансу (ЦР). Они происходят на циклотронной частоте
= =еН/тс
(е - заряд электрона, m- его эфф. масса). Переходы между двумя спиновыми
уровнями, принадлежащими одному квантовому уровню, возбуждаются переменным магн.
полем, отвечают ЭПР и происходят на частоте, определяемой соотношением
(рис.). Отношение интенсивностей ЦР и ЭПР определяется квадратом отношения электрич.
дипольного момента перехода
для ЦР [-т.
н. магнитная длина]
к магн. моменту
для ЭПР (-
магнетон Бора, =4*10-11
см - комптонов-ская длина волны). В полупроводниках обычно
10-6 см, поэтому ЦР в 1010 раз интенсивнее, чем ЭПР.
Спин-орбитальная связь
нарушает автономность орбитального и спинового движений. В результате поле К действует не только на заряд электрона, но и на его спин, что вызывает К.
р. Он возбуждается на частоте
и на комбинац. частотах
(п - целое число). Сильное воздействие поля E обеспечивает
высокую интенсивность К. р. даже при относительно слабой спин-орбитальной связи.
В результате интенсивность К. р. меньше интенсивности ЦР, но может значительно
превышать интенсивность ЭПР.
Чем ниже симметрия кристалла, тем интенсивнее К. р. Резонанс на примесных центрах [Н. Бломберген (N. Bloembergen),
1961], как правило, слабее, чем для зонных носителей заряда [2].
Комбинированный резонанс был обнаружен на зонных электронах в п-InSb (на спиновой и комбинационной частотах), на зонных дырках в одноосно деформированном Ge, на нецентросимметрнчных примесных центрах в Si и Ge, на дислокациях в Si и др. К. р. является методом изучения тонких деталей зонной структуры кристаллов [2], симметрии примесных центров [3] и структурных дефектов в них [4].
Э. И. Рашба.