Энергетические спектры и неравновесные состояния в твердых растворах на основе теллурида свинца

На главную | Контакты | Карта сайта

| Система Грант-Экспресс

| Новости РФФИ
| Объявления
| Подписка на новости

| Общие сведения о РФФИ
| Кто есть кто в РФФИ
| Состав совета Фонда
| Адрес и телефон для справок

| Устав РФФИ
| Указы Президента
| Постановления и распоряжения Правительства

| Нормативные документы

| Решения совета Фонда

| Конкурсы РФФИ
| Региональные конкурсы
| Международные конкурсы
| Программы РФФИ
| Финансовое обеспечение проектов

| Вестник РФФИ
| Газета Поиск
| Публикации в СМИ
| Книги, изданные при поддержке РФФИ
| Информационный бюллетень РФФИ
| Издания РФФИ

| Использование результатов
| Контроль использования финансовых средств

| Международная деятельность
| Научные фонды
| Ведомства и академии
| Библиотеки и информационные центры
| Полезные ссылки

| Издательство Wiley
| Издательство «The American Mathematical Society»
| Издательство Elsevier
| Американское физическое общество (APS)
| Издательство IOP Publishing Limited
| Издательство The Royal Society of Chemistry
| Издательство Springer

| Введение
| 2009 год
| 2010 год
| 2011 год

| WIN-1251
| KOI8-R
| English

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ НА ОСНОВЕ ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА

1. Общий анализ проблематики исследований по заданному направлению

2. Совокупность исследований МСХС, проведенных при поддержке РФФИ Стабилизация положения уровня Ферми

Долговременные релаксационные процессы

Кинетика фотопроводимости

Явления в сильных электрических полях

Оптическое поглощение

Спектры фотопроводимости

Магнитные свойства

Термостимулированные токи

Электротермические неустойчивости

Диодные структуры

Теоретические модели

Прикладные аспекты

Заключительные замечания

3. Проблематика проектов РФФИ

Литература

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА

В сплавах Pb1-xSnxTe(In) с x = 0.25 при исследовании ВАХ в магнитных полях при H ~ 0.5 Тл обнаружено появление гигантского отрицательного магнитосопротивления [97]. При введении магнитного поля ток через образец резко (до 6 порядков величины) возрастает, достигает некоторого максимального значения и затем убывает. Стационарное значение тока медленно (минуты) устанавливается во времени, так что вид кривых зависит от скорости развертки магнитного поля. Вид кривых I(H) также сильно зависит от приложенного напряжения: максимальное значение тока нелинейно возрастает с увеличением U. Эффект был объяснен сдвигом метастабильного примесного уровня в магнитном поле [97]. Если уровень смещается в магнитном поле вверх по шкале энергий, электроны, локализованные на этом уровне, переходят зону проводимости, растет концентрация n и, следовательно, проводимость. Это предположение было подтверждено в работе [98] при проведении измерений эффекта Холла. Эффект делокализации электронов с ловушек в магнитном поле отчетливо проявлялся даже при наличии неравновесных носителей, возбужденных фоновой подсветкой образца.

Обнаружение парамагнитного вклада в магнитную восприимчивость c могло бы стать одним из важных доказательств наличия одноэлектронных метастабильных примесных центров в твердых растворах на основе теллурида свинца, легированных элементами III группы. Однако измерения c в PbTe(In) со стабилизированным положением УФ показали отсутствие парамагнитного сигнала [99]. С другой стороны, этот результат подтверждает то, что основное состояние примесных центров соответствует двум локализованным на них электронам.

Более информативными оказались эксперименты по изучению магнитных свойств теллурида свинца, легированного магнитоактивными примесями. Стори с соавторами исследовал электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и намагниченность теллурида свинца, легированного Cr [26, 100, 101, 102], Gd [103] и Yb [41,42]. Эксперименты подтвердили переменную валентность примесей. Магнитные свойства полностью согласуются с зависимостями концентрации носителей заряда от содержания примеси. Участки насыщения на зависимостях n(Ni) сопровождаются стабилизацией магнитных характеристик. В отличие от элементов III группы, магнитоактивное состояние Cr и редкоземельных элементов, дающее вклад в сигнал ЭПР, является донорным состоянием с зарядом 3+. Таким образом, магнитные измерения в этом случае позволяют контролировать концентрацию электрически активных примесных центров.

Весьма необычный результат был получен при исследовании магнитной восприимчивости PbTe(Ga) в температурном интервале (4-100) К [104]. Измерения проводились методом Фарадея в магнитных полях до 1 Тл. Важно, что образец в процессе измерений не был полностью экранирован от фоновой подсветки. В области температур (50-70) К на зависимости c(Т) наблюдался резкий парамагнитный пик. При T < 45 К парамагнитный вклад в магнитную восприимчивость следовал закону Кюри-Вейсса с характерной температурой q = -5.8 K. Отрицательное значение q указывает на антиферромагнитный характер обменного взаимодействия в системе примесь-примесь. Авторы [104] предположили, что парамагнитный сигнал появляется вследствие локализации электронов на парамагнитных центрах (p-электроны локализуются в потенциале примесного состояния с конфигурацией s0p3) [77, 94].

В сплавах, где примесный уровень размыт и по сути является уже не уровнем, а примесной полосой, в магнитном поле наблюдаются не менее интересные эффекты качественно другого характера. В полумагнитных твердых растворах Pb1-x-yMnxYbyTe (0.0201 < x < 0.0239; 0.054 < y < 0.0103) в области низких температур T =< 15 K было обнаружено появление гигантского отрицательного магнетосопротивления (рис.19) [105].

Рис.19. Магнетосопротивление образца Pb1-x-yMnxYbyTe (x=0.0239; y=0.054) при разных температурах. [71].

Объяснить этот эффект даже на качественном уровне оказалось достаточно непростой задачей. Поскольку ни в сплавах Pb1-xMnxTe, легированных индием или галлием, ни в Pb1-xGexTe с примесью иттербия гигантское отрицательное магнетосопротивление не наблюдалось, авторы [105] предположили, что для объяснения наблюдаемого эффекта необходимо учесть суперпозицию двух факторов: присутствие магнитного компонента в твердом растворе и наличие достаточно широкой примесной полосы в энергетическом спектре. Действительно, в отличие от легирующей примеси индия, примесные состояния на уровне иттербия не являются сильно локализованными, и характер переноса в рассматриваемой системе в существенной степени зависит от плотности состояний в примесной полосе. В области высоких температур проводимость сплавов Pb1-x-yMnxYbyTe имеет активационный характер, обусловленный возбуждением дырок с примесного уровня в валентную зону. При низких температурах проводимость определяется активацией на порог подвижности и перколяционными процессами. В сплавах на основе теллурида свинца вклад обменного взаимодействия d-электронов марганца со свободными носителями особенно существенен для материалов с p-типом проводимости, поскольку величина обменного интеграла для дырок значительно выше, чем для электронов. Поскольку уровень Yb расположен достаточно близко к валентной зоне (Ea=< 32 мэВ), не исключена гибридизация волновых функций примесных и зонных состояний. Таким образом d состояния Mn могут влиять и на состояния в примесной полосе. В магнитном поле может наблюдаться изменение профиля плотности состояний и, как следствие, изменение положения УФ по отношению к порогу протекания. Не исключено и возможное влияние спиновой поляризации в магнитном поле. Естественно, что высказанные авторами [105] соображения имеют достаточно общий характер, и развитие теоретических представлений можно определить как одну из задач на будущее.

Copyright © 1997-2007 РФФИ | Дизайн и программирование: Intra-Center