Влияние магнитного вымораживания примесей на поглощение света поляритонами

Было дано описание зависимости интегрального поглощения от магнитного поля. Мы пришли к выводу, что налицо конкуренция двух механизмов: рост силы осциллятора пропорционально квадрату магнитного поля, приводящий к увеличению интегрального поглощения и уменьшение интегрального поглощения, вызванное его зависимостью от фактора диссипативного затухания (следствие пространственной дисперсии среды). К уменьшению диссипации приводит уменьшение концентрации рассеивателей (заряженных примесей), что является следствием так называемого магнитного вымораживания примесей — уменьшения концентрации свободных электронов в магнитном поле. Эксперименты показывают, что на начальном участке зависимости (при слабых магнитных полях) преобладает второй механизм, то есть интегральное поглощение падает, но затем, при полях выше 2−2,5 Тл наблюдается минимум и последующий рост K, то есть, здесь основную роль играет уже первый механизм.

Главная цель данной работы — объяснение падающей части зависимости K (γ). Для этого были проделаны статистические расчеты вымораживания примесей по различным моделям. Мы пришли к выводу, что для описания данных экспериментов необходимо принять во внимание компенсацию донорных примесей, которая оказалась на уровне 〖10〗^(-2)÷〖10〗^(-4) для различных образцов, что соответствует ожиданиям (эксперименты ставились над беспрецедентно чистыми кристаллами, специально для этого выращенными). Расчет, принимающий во внимание хвосты плотности состояний, обусловленные флуктуациями в распределении примесей, выполненный по модели Дьяконова, Эфроса и др., не дал удовлетворительных результатов, что было истолковано нами как несоответствие реальности заложенной в теорию линейного экранирования физической модели: в чистых, слаболегированных полупроводниках нельзя применять теорию, разработанную для случаев сильного легирования.

Проведенные расчеты хорошо согласуются с результатами экспериментов по непосредственному наблюдению падения концентрации свободных электронов с ростом магнитного поля. Кроме того, эти результаты позволяют описать падающую часть зависимости интегрального поглощения от магнитного поля. Соответствующие рисунки приведены в тексте работы.