Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Эффекты гибридизации электронных состояний примесей переходных металлов в низкотемпературных свойствах селенида ртути

Диссертация: Эффекты гибридизации электронных состояний примесей переходных металлов в низкотемпературных свойствах селенида ртути
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Изучить влияние гибридизированных электронных состояний примесей Бе на параметры квантовых осцилляций Шубникова — де Гааза в кристалле Н?8е:Ре. С этой целью исследовать поперечное магнитосопротивление данного соединения с различной концентрацией примесеи см". Проанализировать концентрационные зависимости температуры Дингла и £-фактора электронов проводимости на основе развитой теории и определить… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. Низкотемпературные электронные свойства селенида ртути с примесями переходных металлов и теоретическое описание их особенностей (литературный обзор)
    • 1. 1. Резонансные электронные состояния в кристаллах селенида ртути с примесями переходных металлов
    • 1. 2. Низкотемпературные электронные свойства
  • §-8е с примесями железа и их описание в рамках моделей без учета гибридизации
    • 1. 3. Описание особенностей кинетических эффектов в селениде ртути с примесями железа на основе теории резонансного рассеяния с учетом гибридизации
      • 1. 3. 1. Эффекты резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях переходных металлов в бесщелевых кристаллах
      • 1. 3. 2. Электронная концентрация и энергия Ферми
      • 1. 3. 3. Электронная подвижность
      • 1. 3. 4. Магнитная восприимчивость
  • ГЛАВА 2. Методика эксперимента
    • 2. 1. Описание и схемы установок для измерения электрических, гальваномагнитных и магнитных свойств проводников
      • 2. 1. 1. Установка для измерения гальваномагнитных эффектов в стационарных магнитных полях УГМЭ
      • 2. 1. 2. Многофункциональная установка РРМ8 — 9 для исследования электрических и гальваномагнитных свойств
      • 2. 1. 3. Высокочувствительный магнитометр МРМ8 — ХЬ для исследования магнитных свойств
    • 2. 2. Образцы для исследования
      • 2. 2. 1. Методика выращивания кристаллов Б?]хРех8е, контроль состава и качества исследуемых материалов.'
      • 2. 2. 2. Приготовление образцов для электрических, гальваномагнитных и магнитных измерений
  • ГЛАВА 3. Эффекты гибридизации электронных состояний примесей железа и хрома в концентрационных и температурных зависимостях электронной концентрации и подвижности в селениде ртути
    • 3. 1. Исследования на кристаллах селенида ртути с примесями железа
      • 3. 1. 1. Экспериментальные данные по эффекту Холла и удельному электросопротивлению
      • 3. 1. 2. Стабилизация электронной концентрации и энергии Ферми
      • 3. 1. 3. Концентрационный максимум электронной подвижности
      • 3. 1. 4. Температурные зависимости подвижности электронов
    • 3. 2. Температурные и концентрационные зависимости электронной подвижности кристаллов селенида ртути с примесями хрома
    • 3. 3. Выводы
  • ГЛАВА 4. Влияние резонансного рассеяния электронов на осцилляции
  • Шубникова-де Гааза и параметры гибридизированных электронных состояний примесей Бе в Б^е
    • 4. 1. Эффект Шубникова — де Гааза в селениде ртути с примесями железа. Экспериментальные данные и их анализ
    • 4. 2. Концентрационный минимум температуры Дингла
    • 4. 3. Особенности концентрационной зависимости
  • §--фактора
    • 4. 4. Параметры гибридизированных электронных состояний примесей Бе в кристалле Н?8е
    • 4. 5. Выводы
  • ГЛАВА 5. Магнитная восприимчивость резонансных состояний и определение спина донорных с! — примесей в селениде ртути
    • 5. 1. Концентрационная зависимость константы Кюри в магнитной восприимчивости селенида ртути с примесями железа
    • 5. 2. Донорный характер и спин кобальта в селениде ртути
    • 5. 3. Выводы

Эффекты гибридизации электронных состояний примесей переходных металлов в низкотемпературных свойствах селенида ртути (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Исследование рассеяния носителей заряда на заряженных и нейтральных примесных центрах в металлах и полупроводниках является одной из фундаментальных проблем физики твердого тела. Несмотря на многочисленные работы в данной области, остается ряд нерешенных вопросов, связанных с влиянием резонансных примесных состояний на явления переноса в объемных кристаллах.

Соединения типа П-1У, легированные Зс1-переходными металлами (Бе, Со, Сг и др.), являются перспективными объектами для решения таких задач. Отличительной особенностью этих систем является то, что примеси переходных 3с1 — металлов могут образовывать резонансные донорные уровни в полосе проводимости кристалла-матрицы. С ростом содержания примесей энергия Ферми электронов проводимости стабилизируется на резонансном с1-уровне, и наблюдается известный эффект «зацепления» энергии Ферми. Это приводит к резонансному рассеянию электронов проводимости на примесях и формированию системы промежуточной валентности. Происходит гибридизация делокализованных (зонных) и локализованных на примесных центрах электронных состояний. Этот эффект приводит к существенному изменению характера рассеяния электронов проводимости на примесях и проявляется в необычных концентрационных и температурных зависимостях кинетических коэффициентов исследуемых кристаллов. Поэтому комплексные исследования эффектов гибридизации имеют большое значение для развития представлений о влиянии резонансных донорных состояний переходных <1-металлов на физические свойства широкого класса легированных систем.

Детальные исследования гибридизированных электронных состояний, проводились ранее для валентной полосы энергий в широкозонных кристаллах [1]. Что касается явлений гибридизации в полосе проводимости, которые характерны для узкощелевых и бесщелевых кристаллов, то до недавнего времени их роль недооценивалась. Экспериментальные данные, полученные на этих системах, описывались на основе теоретических моделей, не учитывающих гибридизацию [2−6]. Однако недавно в работах [7,8] было показано, что именно проявлениями резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях объясняются аномалии в низкотемпературных электронных свойствах данных соединений.

Таким образом, для обозначенного выше класса систем стало актуальным детальное исследование эффектов гибридизации состояний и резонансного рассеяния электронов. Связанные с влиянием донорных примесей аномальные закономерности наблюдались при низких температурах в проводимости, гальваномагнитных, магнитных и других эффектах. Основным объектом для их изучения стал кристалл с примесями Зс1-переходных металлов, в котором такие закономерности проявляются особенно ярко.

Цель диссертационной работы — комплексное экспериментальное исследование электронных свойств и количественное описание низкотемпературных аномалий, связанных с проявлениями примесей переходных металлов (Ре, Сг, Со) в полосе проводимости Н^е, в рамках теории резонансного рассеяния.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи: 1. Исследовать кинетические и магнитные свойства кристалла Е^8е:Ре в

152 01 о диапазоне составов (2−10 1−10) см". Провести количественный анализ концентрационных и температурных зависимостей проводимости и магнитном восприимчивости в. рамках теории резонансного рассеяния и определить набор значений физических параметров, который описывает электронную структуру донорного уровня Бе.

2. Изучить влияние гибридизированных электронных состояний примесей Бе на параметры квантовых осцилляций Шубникова — де Гааза в кристалле Н?8е:Ре. С этой целью исследовать поперечное магнитосопротивление данного соединения с различной концентрацией примесеи см". Проанализировать концентрационные зависимости температуры Дингла и £-фактора электронов проводимости на основе развитой теории и определить параметры модели.

3. Исследовать роль гибридизации электронных состояний на примесях Сг в низкотемпературных кинетических свойствах Н^е. Для этого провести измерения температурных зависимостей удельного электросопротивления р{Т) и коэффициента Холла 7? н (7) кристалла Н^БегСг с различной

1 В 20 3 концентрацией примесей (3*10 < ТУсг <6−10) см". Провести количественное описание концентрационных и температурных зависимостей кинетических коэффициентов исследуемых систем и определить основные параметры гибридизированных состояний на примесях Сг.

4. Оценить вклад, который вносит магнетизм гибридизированных электронных состояний примесей Со в магнитную восприимчивость8е. С этой целью провести исследование температурных зависимостей магнитной восприимчивости хСО соединения Щ8е: Со в интервале концентраций (1−1018

Показать весь текст

Список литературы

  1. К.А. Электронные свойства примесей переходных металлов в. полупроводниках. — Москва: Энергоатомиздат, 1991. 303 с.
  2. Mycielski J. Formation of a superlattice of ionized resonant donors or acceptors in semiconductors // Solid State Commun. 1986. V. 60. N 2. P. 165- 168.
  3. Wilamowski Z., Swiatek K., Dietl Т., Kossut J. Resonant states in gapless semiconductors: a quantitative study of HgSe: Fe // Solid State Commun. 1990. V. 74. P. 833 836.
  4. Wilamowski Z. HgSe: Fe a system with mixed valence // Acta Phys. Polonica. 1990. V. A77. P. 133- 145.
  5. И.М., Кулеев И. Г., Ляпилин И. И. «Аномалия» рассеяния электронов на коррелированной системе заряженных доноров //ЖЭТФ. 1992. Т. 102. № 1(7). С. 326 337.
  6. И.Г., Ляпилин И. И., Цидильковский И. М. Проблема концентрационной аномалии подвижности электронов в HgSe:Fe. Модель сильно коррелированной жидкости // ЖЭТФ. 1992. Т. 102. № 5 (11). С. 1652- 1662.
  7. В.И. Эффекты резонансного рассеяния электронов на донорных примесях в полупроводниках // ФНТ. 2004. Т. 30. № 11. С. 1194 -1202.
  8. А.А., Бенеславский.С.Д. О возможножности существования веществ, промежуточных между металлами и диэлектриками // ЖЭТФ.1970. Т. 59. С. 1280 1298.
  9. И.М. Эффект Нернста-Эттингсгаузена в сильных магнитных полях // Программа VIII Всесоюзной конференции по физике полупроводников. Л., 1955. С. 6 — 7.
  10. И.М. Эффект Нернста-Эттингсгаузена в сильных магнитных полях // Программа VIII Всесоюзной конференции по физике полупроводников. JL, 1955. С. 6−1.
  11. И.М. Зонная структура полупроводников. — Москва: Наука, 1978. 328 с.
  12. Groves S., Paul W. Band Structure of Gray Tin // Phys. Rev. Lett. 1963. V. 11. P. 194- 196.
  13. И.М. и др. Примесные состояния и явления переноса в бесщелевых полупроводниках / И. М. Цидильковский, Г. И. Харус, Н. Г. Шелушинина. — Свердловск: издательство УНЦ АН СССР, 1987. 151 с.
  14. Я., Косут Я. Полумагнитные полупроводники: Пер. с англ. под редакцией Цидильковского И. М. — Москва: Мир, 1992. 496 с.
  15. Pool F., Kossut J., Debska U., Reifenberger R. Reduction of the charge-center scattering rate in Hgj. xFexSe // Phys. Rev. B. 1987. V. 35. P. 3900−3908.
  16. С.Ю., Паранчич JI.Д., Макогоненко В. Н., Лотоцкий В. Б. Структурные, электрические и тепловые свойства FexHgixSe // Известия АН СССР. Сер. неорганические материалы. 1989. Т. 25. № 2. С. 233−236
  17. H.F., Сабирзянова Л. Д., Цидильковский И. М., Паранчич Л.Д, Паранчич С. Ю. Особенности биений' амплитуд шубниковских осцилляций в кристаллах Hg,.xFexSe // ФТП. 1986. Т. 20. С. 94 98.
  18. Н.Г., Сабирзянова Л. Д., Цидильковский И. М., Паранчич Л.Д, Паранчич С. Ю. Особенности биений амплитуд шубниковских осцилляций в кристаллах HgixFexSe//ФТП. 1986. Т. 20. С. 94 98.
  19. Дж. Модели беспорядка. Москва: Наука, 1982. 592 с.
  20. И.Г. Пространственное упорядочение и кулоновская энергия взаимодействия ¿-/-дырок в системе ионов железа со смешанной валентностью в кристаллах HgSe: Fe//ФТТ. 1997. Т. 39. № 2. С. 250 -255.
  21. И.Г., Ляпилин И. И., Лончаков А. Т., Цидильковский И. М. Термомагнитные эффекты в селениде ртути, легированном железом // ЖЭТФ. 1993. Т. 103. С. 1447- 1458.
  22. И.М. Бесщелевые полупроводники с магнитными примесями, образующими резонансные донорные состояния // УФН. 1992. Т. 162. № 2. С. 63 105.
  23. И.И., Цидильковский И. М. Узкощелевые полумагнитные полупроводники//УФН. 1985. Т. 146. № 5. С. 35−72.
  24. Tsidilkovski I.M., Kuleev I.G. Spatial Correlations of Impurity Charges in Gapless Semicondactors // Semicond. Sei. Technol. 1996. V. 11. № 5. P. 625−640.
  25. В .И. К теории . резонансного рассеяния электронов проводимости, на донорных примесях // ФММ. 2005. Т. 100. № 2. С. 23 29.
  26. Friedet J. Metallic alloys // Nuovo Cimento Suppl. 1958. V. 2. P. 287 -311.
  27. В.И., Памятных E.A., Гергерт A.B. К теории магнитной восприимчивости локализованных на примесях резонансных состояний электронов//ФММ. 2006. Т. 101. № 1. С. 11 15.
  28. И.М., Гавалешко Н. П. Выращивание монокристаллов соединений АгВб с узкой запрещенной зоной. — В кн.: Рост кристаллов. -Москва: Наука, 1965. № 6. С. 267−270.
  29. Н.Г., Леринман Н. К., Сабирзянова Л. Д., Цидильковский И. М., Паранчич С. Ю., Паранчич Ю. С. Резонансный донорный уровень хрома в селениде ртути // ФТП. 1991. Т. 25. № 1. С. 121 123.
  30. В.Д., Решидова И. Ю., Паранчич С. Ю., Паранчич Ю. С. Исследование твердых растворов Hgi.xCrxSe//ФТТ. 1992. Т. 34. № 3. С. 882−888.
  31. В.Д., Решидова И. Ю., Пузыня А. И., Паранчич Ю. С. Влияние дефектной структуры на магнитные и электронные свойства Hg]. xCrxSe и HgixCoxSe // ФНТ. 1996. Т. 22. № 12. С. 1396 1405.
  32. Dietl Т., Szymanska W. Electron scattering and transport phenomena in smal-gap zinc-blend semiconductors // J. Phys. And Chem. Solids. 1979. V. 39. № 10. P. 1025−1040.
  33. Д. Магнитные осцилляции в металлах: Пер. с англ. Москва: Мир, 1986. 680с.
  34. Н.Г., Сабирзянова Л. Д., Цидильковский И. М., Паранчич Ю. С., Паранчич С. Ю. Особенности биений амплитуд шубниковских осцилляций в кристаллах Hgi.xFexSe // ФТП. 1986. Т. 20. № 1. С. 94 -98.
  35. Э.А., Демчук К. М., Харус Г. И., Бубнова А. Э., Доманская Л. И., Штрапенин Г. Л., Паранчич С. Ю. Осцилляции Шубникова де Taa3aBHgFeSe в условиях всестороннего сжатия//ФТП. 1997. Т. 31. № 3. С. 318−323.
  36. Miller М.М., Reifenberger R. Effect of Fe on the conduction band of HgSe // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. № 6. P. 4120−4126.
  37. Mycielski Andrzej Fe — based semimagnetic semiconductors (invited) // Journal of Applied Physics. 1988. V. 63. № 8 (Part II A). P. 3279−3284.
  38. Vaziri M., Reifenberger Rt Spin dependent scattering of conduction electrons in diluted magnetic semiconductors: HgixFexSe // Phys. Rev. B. 1985. V. 32. № 6. P. 3921−3929.
  39. Vaziri M., Schwarzkopf D.A., ReifenbergerR: Temperature dependence of the Shubnikov de Haas effect in Hg,.xFexSe // Phys. Rev. B. 1985. V. 311 № 6. P. 3811 -3816.
  40. В.И., Памятных Е. А. Орбитальная магнитная. восприимчивость электронной жидкости металла и аномалии: её температурной" зависимости//ФММ. 1990. № 8. С. 5−13.
  41. Г. А., Говоркова Т. Е., Окулов В. И., Королев A.B., Паранчич С. Ю. Влияние гибридизации примесных электронных состояний на квантовые магнитоосцилляционные явления в селениде ртути с примесями железа//ФНТ. 2008. Т. 34. № 6. С. 613−616.
  42. В.И., Гудков В. В., Лончаков А. Т., Жевстовских И. В., Говоркова Т. Е., Паранчич С. Ю. Взаимодействие ультразвука с электронами вггибридизированных состояниях на примесях железа в кристалле селенидартути//Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. № 19. С. 32−39.
  43. C.B. Магнетизм. Москва: Наука, 1971. 1032 с.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!