On Temperature Dependence of Longitudinal Electrical Conductivity Oscillations in Narrow-gap Electronic Semiconductors

Abstract

Розглянуто коливання поздовжньої електричної провідності, коливання магнітної сприйнятливості та коливання електронної теплоємності для вузькозонних електронних напівпровідників. Побудована теорія температурної залежності явищ квантових коливань у вузькозонних електронних напівпровідниках з урахуванням термічного розмивання рівнів Ландау. Досліджено коливання поздовжньої електричної провідності у вузькозонних електронних напівпровідниках при різних температурах. Отримано інтегральний вираз для поздовжньої електропровідності у вузькозонних електронних напівпровідниках з урахуванням дифузного розширення рівнів Ландау. Знайдена формула залежності коливань поздовжньої електричної провідності від ширини забороненої зони вузькозонних напівпровідників. Порівняно теорію з експериментальними результатами для Bi2Se3. Побудована теорія температурної залежності коливань магнітної сприйнятливості для вузькозонних електронних напівпровідників. За допомогою цих коливань магнітної сприйнятливості визначають ефективні циклотронні маси електронів. Результати розрахунків порівнюються з експериментальними даними. Запропонована модель пояснює результати експериментів у p-Bi2 – xFexTe3 при різних температурах.

Oscillations of longitudinal electrical conductivity, oscillations of magnetic susceptibility and oscillations of electronic heat capacity for narrow-gap electronic semiconductors are considered. A theory is constructed of the temperature dependence of quantum oscillation phenomena in narrow-gap electronic semiconductors, taking into account the thermal smearing of Landau levels. Oscillations of longitudinal electrical conductivity in narrow-gap electronic semiconductors at various temperatures are studied. An integral expression is obtained for the longitudinal conductivity in narrow-gap electronic semiconductors, taking into account the diffuse broadening of the Landau levels. A formula is obtained for the dependence of the oscillations of longitudinal electrical conductivity on the band gap of narrow-gap semiconductors. The theory is compared with the experimental results of Bi2Se3. A theory is constructed of the temperature dependence of the magnetic susceptibility oscillations for narrow-gap electronic semiconductors. Using these oscillations of magnetic susceptibility, the cyclotron effective masses of electrons are determined. The calculation results are compared with experimental data. The proposed model explains the experimental results in p-Bi2 – xFexTe3 at different temperatures.