Quelltext der Seite Schubnikow-de-Haas-Effekt

Du bist aus dem folgenden Grund nicht berechtigt, die Seite zu bearbeiten:
Diese Aktion ist auf Benutzer beschränkt, die der Gruppe „Benutzer“ angehören.
Du kannst den Quelltext dieser Seite betrachten und kopieren.
In der [[Festkörperphysik]] beschreibt der '''Schubnikow-de-Haas-Effekt''' die [[Oszillation]] des [[Elektrischer Widerstand|elektrischen Widerstandes]] eines reinen [[Einkristall]]s in Abhängigkeit von einem starken äußeren [[Magnetismus|Magnetfeld]] bei [[Tieftemperaturphysik|tiefen Temperaturen]]. Der nach [[Lew Wassiljewitsch Schubnikow]] und [[Wander Johannes de Haas]] benannte Effekt beruht auf den gleichen physikalischen Grundlagen wie der [[De-Haas-van-Alphen-Effekt]]. Dagegen beschreibt der ebenfalls in diesem Themenbereich anzusiedelnde [[Quanten-Hall-Effekt]] eine sich senkrecht zu einem [[Elektrischer Strom|Stromfluss]] ausbildende [[elektrische Spannung]].

Die Oszillationen im Widerstand bei einem extern angelegten Magnetfeld wurden erstmals 1930 an [[Bismut]] von den beiden Namensgebern entdeckt<ref>{{Literatur |Autor=L. Schubnikow, W. J. De Haas |Titel=A New Phenomenon in the Change of Resistance in a Magnetic Field of Single Crystals of Bismuth. |Sammelwerk=Nature |Band=126 |Nummer=3179 |Datum=1930-10-04 |Seiten=500 |DOI=10.1038/126500a0}}</ref>. Diese Ergebnisse stützten die Vorhersagen zur Quantisierung der Energiezustände im Magnetfeld in sogenannte [[Landau-Niveau]]s durch experimentelle Ergebnisse<ref>{{Literatur |Autor=L. Landau |Titel=Diamagnetismus der Metalle |Sammelwerk=Zeitschrift für Physik |Band=64 |Nummer=9–10 |Datum=1930-09 |Seiten=629–637 |DOI=10.1007/BF01397213}}</ref>.

Bei niedrigen Temperaturen und starken Magnetfeldern verhalten sich die freien Elektronen wie [[Harmonischer Oszillator (Quantenmechanik)|quantenmechanische harmonische Oszillatoren]], das heißt, ihre Energieniveaus senkrecht zum Magnetfeld sind quantisiert ([[Landau-Niveau]]). Bei stärker werdendem Magnetfeld nimmt der Abstand dieser Niveaus zu, ihre Lage verschiebt sich relativ zur [[Fermi-Energie]]. Wenn die Fermi-Energie dabei innerhalb eines –&nbsp;durch Elektron-Phonon-Stöße zu einem Band verbreiterten&nbsp;– Landau-Niveaus liegt, ist [[Streuung (Physik)|Streuung]] der Elektronen möglich und der elektrische Widerstand ändert sich abhängig vom Magnetfeld. Er wird maximal, wenn die Fermi-Energie in der Mitte des Niveaus liegt, da dann das Verhältnis von Leitungselektronen zu freien, durch Streuung erreichbaren Zuständen, gerade eins wird.
Wenn die Fermi-Energie zwischen zwei Landau-Niveaus liegt, dann können die Elektronen aufgrund der niedrigen Temperatur die Energielücke zum nächsten Niveau nicht überwinden, Streuung ist nicht mehr möglich und der Widerstand sinkt.
<!--Eine schöne Graphik, die die Verschiebung der Landau-Niveaus relativ zur Fermi-Energie zeigt, findet sich beim [http://www.physik.uni-stuttgart.de/studium/praktika/fp/online_assi/806_Quanten_Hall_Effekt/theorie/node9.html Physikpraktikum der Uni Stuttgart]. (Eigene Grafik bauen)-->
Eine anschauliche Erklärung ist im Rahmen des [[Randkanalmodell]]s gegeben.

Der Schubnikow-de-Haas-Effekt wird (z.&nbsp;T. ähnlich wie der [[Quanten-Hall-Effekt]]) benutzt, um bestimmte Materialeigenschaften bestimmen zu können. Darunter sind u.&nbsp;A.:
* Bestimmung der [[Fermi-Fläche]];
* Bestimmung der Ladungsträgerdichte (aus der Oszillationsfrequenz);
* Charakterisierung von [[Dotierung|hochdotierten]], inhomogenen Strukturen (es treten mehrere Frequenzen auf);
* Bestimmen der [[Effektive Masse|effektiven Masse]] der Ladungsträger (Messung bei zwei verschiedenen Temperaturen);
* Charakterisierung von [[Übergitter]]-Halbleiterstrukturen.

== Literatur ==
* Harald Ibach, Hans Lüth:''Festkörperphysik''. Springer, ISBN 3-540-66074-7.
* Supriyo Datta: ''Electronic Transport in Mesoscopic Systems''. Cambridge University Press, ISBN 0-521-41604-3.
* {{Literatur |Autor=L. Schubnikow, W. J. de Haas |Titel=Magnetic Resistance Increase in Single Crystals of Bismuth at Low Temperatures |Sammelwerk=Proceedings of the Koninklijke Akademie Van Wetenschappen Te Amsterdam |Band=33 |Datum=1930 |Seiten=130}}

== Referenzen ==
<references />

[[Kategorie:Festkörperphysik]]
Zurück zur Seite Schubnikow-de-Haas-Effekt.
Abgerufen von „https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Schubnikow-de-Haas-Effekt“