Поверхностные токи и спонтанный магнетизм в гальваномагнитных свойствах низкоконцентрированных электронных систем донорных примесей переходных элементов / Окулов В.И.

Исследования магнетизма [1] и квантовых гальваномагнитных явлений [2-4] в электроннойсистеме полупроводника с донорными примесями низкой концентрации, отвечающей отсутствиюпроявления межпримесного взаимодействия, доказали существование спонтанной спиновойполяризации такой системы благодаря гибридизации электронных состояний в полосе проводимостикристалла. В настоящем докладе на основе развития изложенных в сообщении [5] представлений опроявлениях спонтанных токов проводимости в термодинамике магнетизма электронов рассмотреныпредсказанные вклады равновесных поверхностных токов в холловскую и поперечную компонентытензора сопротивления изучаемых низкоконцентрированных систем. Эти вклады приповерхностныхтоковых слоёв имеют линейные зависимости от напряжённости магнитного поля, в своихкоэффициентах отражают форму и структуру поверхности кристалла и тем самым дают возможностьобъяснить наблюдавшиеся в экспериментах именно такого рода закономерности.Для объяснения существования поверхностных токов нужно прежде всего принять во вниманиетот факт, что холловское сопротивление электронной системы содержит часть, происходящую оттока локально равновесного состояния, рассматриваемого как равновесное в электрическом поле,создаваемом источником тока. При этом оказывается, что и в термодинамически равновесномсостоянии без электрического поля существует равновесные не только токи намагничения, но и токипроводимости. В однородной системе неоднородности распределения электронной плотности иравновесные токи концентрируется в приповерхностном слое, который формируется неоднороднымприграничным распределением электронной плотности, атомного масштаба, и масштаба,определяемого электронными состояниями в магнитном поле, модифицированными границей. Втаком слое образуется градиент электронного давления, направленный по нормали к границе,который и создаёт поверхностный недиссипативный ток проводимости. Этот ток добавляется клокально равновесному току при подключении поля источника тока и приводит кроме того кдополнительному недиссипативному вкладу в магнитосопротивление. Такой поверхностный вклад вмагнитосопротивление может объяснить часто наблюдающуюся и считающуюся трудно объяснимойлинейную зависимость. Другие закономерности, связанные с проявлениями поверхностных вкладов,состоят в зависимости гальваномагнитных эффектов от структуры поверхности и от формы границ. Вдокладе обсуждается также влияние на поверхностные токи спонтанной спиновой поляризацииэлектронной системы.