Cyclotron frequency oscillations in semiconductor plasma in modulated magnetic field
Abstract
Radio frequency magnetoplasmic waves known as helicons will propagate in solid-state plasma of semiconductors when a strong magnetic field is applied. Helicons have an exact analogy with a electromagnetic whistler wave which is frequently propagated in the rarefied plasma of the Earth's ionosphere. In our experiments the modulated magnetic field is being used for excitation of helicons. Physically it means that the semiconductor conductivity and effective dielectrical constant are modulated with the same cyclotron frequency of infrared range. The semiconductor sample is in the form of plae and magnetic field is perpendicular to the surface of the plate. It is shown that in the case of modulated field along with the RF helicon waves the transient cyclotron frequency oscillations exist in the semiconductor plasma. For observation of the cyclotron radiation frequency omega(c) the modulation depth about one percent is sufficient. The measurement of omega(c) provides an opportunity to determine the masses of electrons and holes in solid-state plasma of semiconductors. The proposed method can be used in the cases of pulse and sinusoidal modulation of the magnetic field. Puslaidininkinėje kietojo kūno plazmoje stipriame magnetiniame lauke gali sklisti radijo dažnio bangos, žinomos helikonų pavadinimu. Helikonai yra tiksli analogija bangų, kurias sužadina radijo signalai Žemės rutulio atmosferoje. Įmagnetintoje kietojo kūno plazmoje sklindančios elektromagnetinės bangos gali būti naudojamos ciklotroninio dažnio virpesiams generuoti. Tam tikslui plazmai įmagnetinti siūloma taikyti moduliuotą magnetinį lauką. Moduliavimo gylis neviršija vieno procento. Ši nauja metodika taikytina puslaidininkinės plazmos virpesiams sužadinti tiek impulsinės, tiek harmoninės moduliacijos atvejais. Matuojant ciklotroninio dažnio generacijos parametrus galima nustatyti puslaidininkinės medžiagos elektros srovės krūvininkų masę, koncentraciją ir judrumą. Fizikine prasme tai reiškia, kad puslaidininkio laidis ir defektinė dielektrinė skvarba moduliuojami tuo pačiu ciklotroninio dažniu infraraudonajame diapazone. Puslaidininkinis pavyzdys yra plokštelės pavidalo, o magnetinis laukas yra statmenas tos plokštelės paviršiui.