"Высокотемпературные" осцилляции проводимости висмута в ультраквантовом пределе

Abstract

Представлены результаты совместных исследований осцилляций Шубникова-де Гааза и "высокотемпературных" осцилляций (ВТО) диагональных и недиагональных компонент тензора магнитосопротивления чистого висмута в магнитных полях до 20 Тл. Осцилляции измерены для направлений магнитного поля вблизи тригональной и бинарной кристаллографических осей при температурах 4-43 K. Из сравнения изменений параметров энергетического спектра висмута в ультраквантовом пределе и "высокотемпературных" осцилляций сделан вывод, подтверждающий связь периодов ВТО с шириной области перекрытия энергетических зон. В случае, когда легкие электроны в двух эллипсоидах находятся в ультраквантовом пределе, в высоких магнитных полях обнаружена корреляция между выходом последнего уровня Ландау тяжелых электронов (т.е. полное закрытие третьего электронного эллипсоида) и исчезновением периодов ВТО. Данный экспериментальный факт может явиться ключевым при теоретическом описании природы ВТО.

Подано результата сумісних досліджень осциляцій Шубнікова —де Гааза і «високотемпературних» осциляцій (ВТО) діагональних і недіагональних компонент тензора магнітоопору чистого вісмуту в магнітних полях до 20 Тл. Осциляції виміряно для напрямків магнітного поля поблизу тригональної і бінарної кристалографічних осей при температурах 4-43 К. З порівняння змін параметрів енергетичного спектра вісмуту в ультраквантовій межі і «високотемпературних» осциляцій зроблено висновок, який підтверджує зв’язок періодів ВТО з шириною області перекриття енергетичних зон. В разі, коли легкі електрони в двох еліпсоїдах знаходяться в ультраквантовій межі, в високих магнітних полях виявлено кореляцію між виходом останнього рівня Ландау важких електронів (тобто повне закриття третього електронного еліпсоїда) і зникненням періодів ВТО. Наданий експериментальний факт може стати ключевим при теоретичному описі природи ВТО.

The results of joint researches of Shubnikov-de-Haas oscillations and «high-temperature» oscillations (HTO) of diagonal and non-diagonal components of a magnetoresistance tensor of pure bismuth in magnetic field of up to 20 T are represented. The oscillations are measured for magnetic field directions close to trigonal and binary crystallographic axes at temperatures 4-43 K. A consequence of the comparison between the modifications of the energy spectrum parameters of bismuth in the ultra-quantum limit and the HTO features is the fact that the HTO periods do correspond to the width of the region of overlap of energy bands. For the case where the easy electrons in two ellipsoids are in the ultra quantum limit, a correlation between the exist of the last Landau level of heavy electrons (i.e. the full closing of the third electronic ellipsoid) and the vanishing of the HTO periods is found out. This experimental fact may be a key for theoretical description of the nature of the HTO.