Проявление спин-орбитального взаимодействия в пленках висмута в параллельном магнитном поле

Abstract

Проанализированы магнитополевые зависимости сопротивления тонких пленок висмута толщиной 100–700 при низких температурах (1,5–77 К) в рамках представлений о квантовых поправках к проводимости, обусловленных эффектами слабой локализации и взаимодействия электронов. Показано, что многообразие и изменяемость кривых магнитосопротивления в параллельном поле при изменении толщины и температуры обусловлены тем, что с ростом поля происходит повышение значений времени спин-орбитального взаимодействия τso, в результате чего меняется соотношение между τso и времени фазовой релаксации τφ. Этот результат подтверждает предположение о том, что сильное спин-орбитальное взаимодействие при поверхностном рассеянии электронов связано с существованием градиента потенциала вблизи поверхности металла, а параллельное магнитное поле приводит к изменению ориентации спинов, что сопровождается уменьшением частоты спин-орбитальных процессов.

Проаналізовано магнітопольові залежності опору тонких плівок вісмуту товщиною 100–700 при низьких температурах (1,5–77 К) у межах уявлень щодо квантових поправок до провідності, які обумовлено ефектами слабкої локалізації та взаємодії електронів. Показано, що різноманітність та змінність кривих магнітоопору в паралельному полі при зміні товщини та температури обумовлено тим, що зі зростанням поля здійснюється підвищення значень часу спін-орбітальної взаємодії τso, в результаті чого змінюється співвідношення між τso та часом фазової релаксації τφ. Цей результат підтверджує припущення про те, що сильна спін-орбітальна взаємодія при поверхневому розсіюванні електронів пов’язана з існуванням градієнта потенціалу поблизу поверхні металу, а паралельне магнітне поле призводить до зміни орієнтації спінів, що супроводжується зменшенням частоти спін-орбітальних процесів.

The magnetic field dependences of resistance of thin Bi films (100–700 ) at low temperatures (1,5–77 K) have been analyzed within the concept of quantum corrections to conductivity induced by the effects of weak localization and electron interaction. It is shown that the diversity of the magnetoresistance curves in a parallel magnetic field with varying film thickness and temperature accounts for the fact that the spin—orbit interaction time τso increases with rise in field, causing the correlation between τso and phase relaxation time to change τφ. This result gives support to the assumption that on surface scattering of electrons the strong spin—orbit interaction is due to the potential gradient near the metal surface and the parallel magnetic field involves a change in spin orientations, accompanying by a decrease in frequency of the spin—orbit processes.