Большая Советская Энциклопедия (ЦИ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 15

  Ц. р. в полупроводниках предсказан Я. Г. Дорфманом (1951, СССР) и Р. Динглом (1951, Великобритания), обнаружен Д. Дресселхаусом, А. Ф. Киппом, Ч. Киттелом (1953, США). Наблюдается на частотах ~ 1010 —1011гц в полях 1—10 кэ. Т. к. концентрация свободных носителей тока, возбуждаемых светом, нагревом и др., обычно не превосходит 1014 —1015см-3 , то Ц. р. наблюдается на частотах w >>wп =, где wп — плазменная частота. Для волн таких частот среда практически прозрачна, и её коэффициент преломления близок к 1. Т. к. при указанных частотах длина волны l ~ 1 см, а диаметры орбит электронов порядка микрометров, то носители тока движутся в практически однородном электромагнитном поле. Ц. р., наблюдаемый в однородном электромагнитном поле, называют также диамагнитным резонансом, имея в виду, что циклотронное движение носителей тока приводит к диамагнетизму электронного газа (см. Ландау диамагнетизм ).

  Если для наблюдения Ц. р. использовать волну, циркулярно поляризованную в плоскости, перпендикулярной Н, то поглощать электромагнитную энергию будут заряженные частицы, вращающиеся в том же направлении, что и вектор поляризации. На этом явлении основано определение знака заряда носителей тока в полупроводниках.

  Ц. р. в металлах. Металлы, у которых концентрация носителей тока N » 1022 см-3 , обладают высокой электропроводностью. В них Ц. р. наблюдался на частотах W << wп . При этом электромагнитные волны почти полностью отражаются от поверхности образца, проникая в металл на небольшую глубину скин-слоя d » 10-5см (см. Скин-эффект ). В результате этого электроны проводимости движутся в сильно неоднородном электромагнитном поле (как правило, диаметр их орбиты D >> d). Если постоянное магнитное поле Н параллельно поверхности образца, то среди электронов есть такие, которые, хотя и движутся большую часть времени в глубине металла, где электрического поля нет, однако на короткое время возвращаются в скин-слой, где взаимодействуют с электромагнитной волной (рис. 1 , б). Механизм передачи энергии от волны к носителям тока в этом случае аналогичен работе циклотрона ; резонанс возникает, если электрон будет попадать в скин-слой каждый раз при одной и той же фазе электрического поля, что возможно при nW = w. Это условие отвечает резонансам, периодически повторяющимся при изменении величины 1/Н (рис. 2 ).

  Если Н направлено под углом к поверхности металла, то из-за невозможности многократного возвращения электрона в скин-слой и доплеровского сдвига частоты (см. Доплера эффект ), связанного с дрейфом электронов вдоль поля, резонансные линии уширяются, а их амплитуда падает, так что уже при малых углах наклона (10’’—100'') Ц. р., отвечающий условию n W = w, в общем случае перестаёт наблюдаться.

  В металлах в тех же условиях, что и Ц. р., может наблюдаться близкое к нему по природе явление — резонансное изменение поверхностной проводимости из-за квантовых переходов между магнитными поверхностными уровнями (обнаружено М. С. Хайкиным, 1960, СССР, теория разработана Ц. В. Ни и Р. С. Пранги, 1967, США). Эти уровни возникают, если электроны при движении в магнитном поле могут зеркально отражаться от поверхности образца, совершая тем самым периодическое движение по орбитам (рис. 1 , в). Периодическое движение квантовано, и разрешенными оказываются такие орбиты, для которых поток Ф магнитного поля через сегмент, образуемый дугой траектории и поверхностью образца (заштрихован на рис. 1 , в), равен: Ф = (n + 1 /4 ) Ф .

  Ц. р. в двухмерных системах. Если к полупроводнику приложить постоянное электрическое поле, перпендикулярное поверхности, то в поверхностном слое (толщиной ~ 10—100 ) возникает избыточная концентрация носителей тока, которые могут свободно двигаться только вдоль поверхности. Аналогично может образоваться проводящий слой электронов над поверхностью диэлектрика (в вакууме) при облучении его потоком электронов. В магнитном поле в таких двухмерных системах наблюдается резонансное поглощение энергии электромагнитной волны с частотой w = еН/mc. Наблюдается также Ц. р. электронов, локализованных над поверхностью жидкого гелия на частоте ~ 1010гц (Т. Р. Браун, С. С. Граймс, 1972, США) и у поверхности полупроводников на частоте ~ 1012гц.

  Ц. р. обычно изучается методами радиоспектроскопии и инфракрасной оптики.

  Ц. р. широко применяется в физике твёрдого тела при изучении энергетического спектра электронов проводимости, в первую очередь для точного измерения их эффективной массы m*. Путём исследования Ц. р. было установлено, что эффективная масса анизотропна и её характерные значения составляют ~ (10-3 —10-1 ) m (m — масса свободного электрона) в полупроводниках и полуметаллах; (10-1 —10) m в хороших металлах и более 10 m в диэлектриках. При помощи Ц. р. возможно определение знака заряда носителей, изучение процессов их рассеяния и электрон-фононного взаимодействия в металлах. Изменяя ориентацию постоянного магнитного поля относительно кристаллографических осей, можно определить компоненты тензора эффективных масс. Возможно применение Ц. р. в технике СВЧ для генерации и усиления электромагнитных колебаний (мазер на Ц. р.).

  Лит.: Займан Дж. М., Электроны и фононы, пер. с англ., М., 1962; Абрикосов А. А., Введение в теорию нормальных металлов, М., 1972; Хайкин М. С., Магнитные поверхностные уровни, «Успехи физических наук», 1968, т. 96, в. 3.

  В. С. Эдельман. 

Рис. 2. Циклотронный резонанс в монокристаллической металлической пластине; X — реактивная составляющая поверхностного импеданса металла.

Рис. 1. Траектории электронов: а — в однородном постоянном магнитном поле Н, при действии переменного электрич. Поля Е^Н; б — в металле в магнитном поле Н, направленном параллельно поверхности металла; в — зеркально отражающихся от поверхности металла.

Циклы складчатости

Ци'клы скла'дчатости, см. Тектонические циклы .

Цикорий

Цико'рий (Cichorium), род растений семейства сложноцветных. Многолетние, дву- или однолетние травы, содержащие во всех органах млечный сок. Листья от струговидных до зубчатых, нижние в розетке. Соцветия — корзинки, сидящие в пазухах листьев и на верхушках стебля и его ветвей; цветки язычковые, обоеполые, голубые, синие, голубовато-розовые и беловатые. Плод — семянка с очень коротким хохолком. 8—10 видов, в Евразии и Северной Африке, как заносные — в умеренных и субтропических поясах обоих полушарий. В СССР 4 вида. Ц. обыкновенный, или корневой (С. intybus), — многолетник с длинным стержневым корнем; растет по суходольным лугам, опушкам, залежам, пустырям, окраинам полей, в посевах (главным образом кормовых трав), у дорог и канав. Хороший медонос; на пастбищах охотно поедается скотом. Корни его содержат инулин и горький гликозид интибин. Возделывается как двулетнее растение (сорта Борисовский, Исполинский и др.), утолщённые корни культурных форм («корнеплоды») используют как суррогат кофе и как примесь к натуральному кофе, а также для получения высококачественного спирта. Этиолированные листья используют как салат. Корни дикорастущего Ц. употребляют как средство для повышения аппетита и улучшения пищеварения; отвар корней обладает противомикробными и вяжущими свойствами. Ц. салатный, или эндивий (С. endivia), культивируют в странах Средиземноморья и иногда в южных районах СССР как салатное растение; в диком виде неизвестен.