这通常是指利用电子的回旋共振作用来进行测试的一种技术。

外文名

Electron Spin Resonance（ESR）

简介

该方法可直接测量出半导体中载流子的有效质量，并从而可求得能带极值附近的能带结构。

特征

①若半导体置于磁感应强度为

B

的均匀恒定磁场中, 半导体中电子的初速度

v

与

B

的夹角为θ，则半导体中电子受到磁场作用的为

f

=－q

v

×

B

，大小为f = qvBsinθ= q v⊥B，v⊥= v sinθ，力的方向是垂直于

v

与

B

所组成的平面。从而, 电子的运动规律是：在磁场方向以速度 v’ = v cosθ作匀速运动, 在垂直于

B

的平面内作匀速圆周运动, 运动轨迹是一条螺旋线。如果圆周的半径是r, 回旋频率是ωc，则 v⊥= r ωc，向心加速度a = v⊥2 / r；又能带电子运动的加速度a = f / mn*；从而对于球面等能面情况有ωc = q B / mn*。所以, 只要测量出回旋频率ωc, 就可以得到电子的有效质量mn*。

②为了测量电子的回旋频率ωc, 还在半导体上再加一个交变电磁场(频率为微波~红外光)，当电磁场的频率ω等于回旋频率ωc时即发生共振吸收；如测量出共振吸收时的电磁场频率ω=ωc和磁场B, 即可求出mn*。具体进行测量时, 往往是固定交变电磁场的频率, 然后改变磁场B (大约为零点几特斯拉) 来观察共振吸收现象。同时为了观察到明显的共振吸收峰, 要求半导体样品比较纯净, 而且一般是在低温下进行。