Отзыв оппонента Васильевского (Энергетический спектр и примесные состояния ванадия в узкощелевых полупроводниках на основе теллурида свинца)

официального оппонента. кандидата физико-математических наук Васильевского Ивана Сергеевича, на диссертацию Артамкина Алексея Игоревича "Энергетический спектр и примесные состояния ванадия в узкощелевых полупроводниках на основе теллурида свинца", представленную на соискание учйной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.09 - физика низких температур Диссертационная работа Артамкина Алексея Игоревича посвящена исследованию злектрофизических и магнитных свойств объемных узкощелевых полупроводников на основе теллурида свинца. легированных ванадием. Данный класс материалов в последние 15 лет привлекает заметный интерес по нескольким причинам.

Узкошелевые полупроводниковые твердые растворы на основ~ теллурида свинца являю~ел важным базовым материалом современной инфракрасной и терагерцовой оптоэлеггроник»ь имеют прямозонный зеркальный спектр, что обеспечивает высокую эффективность излучательной рекомбинации. Кроме того, онн обладают высокой диэлектрической проннцаемостыо и малой эффективной массой носителей тока н их высокой подвижностью. Ширину запрещенной зоны в тройных твердых растворах на основе РИ'е можно варьировать прн помощи выбора химического состава сплава вгиють до бесщел свого состояния, что перспективно для создания оптоэлектронных приборов дальнего н»»фракрас»»ого и терагер»»свого диапазонов, в том числе.

фотодетекторов на основе фотопроводимосги. В данном классе полупроводников наблюдаются эффекты стабнли»анни уровня Ферми при легировании переходными металлами. что напрямую влияет на температурные зависимости электронных транспортных свойств и особенности фотопроводимости. Таким образом. выбранная тема работы, несомненно. автуалы»а как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Содержание диссертационной работы изложено во введении, пяти п»явах диссертации и выводах. Во введении сфор»иулированы цель н ~влачи работы, разобраиь» научная новизна и актуальность темы исследя»вавил., приведены положения.

выносимые на защиту, изложенные в форме ав»ореферага. В первой»ззаве диссертации предсгаален обзор современного состояния проблемы, в котором изложен достаточ»ь» подробный анализ известных публикаций. Аналитический обзор охватывает свойства»ак»»елегированных полупроводников ААВ6.

так и щирское обсуждение свойств примесных РЬ е и РЬ .,ЫП,Те, легированных примесями И группы и Ог, Мо. )'Ь и ~'. Рассматриваются зонная структура, эффекты стабилизации уровня Ферми и низа))температурная фотопроводимосгь, имеющие особенности в зависимости от типа используемоЙ примеси. Обусловлена ))ерс))активность исследования сплава теллурид Свинца — теллурид марганца для эффективного изменання ширины запрещенной зоны и легирования ванадием.

Во второй главе описаны методики экспериментальной части работы. Изучались три типа образцов: РЬ)-,МП,,ТС(7). РЬН,,МП,Та н РЫС~Ъ'), синтезированные методом Бриджмена. Описаны методики подготовки обржзцов к измерениям, методы низкотемпературных измерений сопротивления и эффекта Холла. импедансометрни и магнитных свойств исследуемых образцов. В том числе.

проанализированы методические ограничения используемого метода импедансометрии в зависимости от проводимости и импеданса образца. В третьай главе предс)авве))ы результщы исследования представлены результаты измерений магни~ных и гальваномагнигных Слоист~ РЬ~ „М)ПТе.

Показано., что содержание марганца, полученное различными методами структурной характеризации, совпадает в образцах, вырезанных нз конца слитка, и отличается для Образцс)в из начала. Это расхождение связывается с неоднородностью образцов. Магнитная восприимчивость исследованных Образцов подчиняется закону Кюри- Вейсса ь диапазоне от 4,2 К до 40 К..

В четвертой главе представлены результаты исследования температурных зависимостей сопротивления, эффекта Холла. проводимости на переменном токе и магнитной восприимчивОстн мОнокрис) аллоя теллурнда свинца. Лег)грованного Ванадием с КОНЦЕНТРацнеЙ от 0.05 до 0.26 ат. 'Ь. Наиболее и))тересным результвтоМ данноЙ глянь) является обнаружение стабилизации уровня Ферми в РЬТе('Ъ) внутри запрещенной зоны на 20 мэВ ниже дна зона) проз;)днх)ости.

а также эфта))акг увеличения низкотемпературной подвижности злечпронов до р" гордных значений 2 Рй ск 'В с в образце с наибольшим примещ)ым летий)ованпем. )хэторь:Й автОр связывает с эффех1Ом межпримаснОЙ корреляции. Кроме того. Оценка эффе)пивного магнитного момента примеси ~' нз исследования низкотемпературных мангнгных свойств указывает на переменную валентность ванадия в теллуриде свинца.

В питой главе нредсгщц сны резульга)ы нссладований Особенностей энергетического спектра и транспор)ных свойс ля )вардых растворов РЬ)-хМпхТе, легированных ванадием. Измерения импеданса показывают. что прн низких температурах основным механизмом электронного переноса и РЬ1 „МпД еЖ) может являться прыжковая проводимость в образцах как р-типа. так и и-типа. Показано. что фотопроводимость в РЬ,,Мп,Те(У) отсутствует. В зпеетой главе обсуждаются результаты исследования кинетики фотопроводимости РЬТе(Ч) под действием мощных лазерных импульсов с длинами волн от 90 до 280 мкм в температурном диапазоне о г 8 до ЗОО К, На различных временных промежутках наблюдалась как положительная.

так и отрицательная фотопроводимость. Показано, что положительный сигнал является доминирующим во всем диапазоне температур, Отрицательный сигнал является кратховрш.« "ьным и обнаружен тол~ко для длин волн лазерного импульса 90 и ! 48 мкм при температурах вьлпе 80 К. Положительный фстоотклнк автор связывает с возбуждением электронов с примесных состояний в з«зну проводимости. При повышении температуры примесный уровень приближается к дну зоны проводимости, и пол~жит~льный фотоотклик возрастаег. Озрицателы1ый сигнал связывается;; разогревом электронного газа в течение времени действия короткого лазерного импульса. Далее формулируютсз основные результкгы и вгяводы раооты.

Отмечу важнейзние«на мой взгляд, результаття дисеергацнонной работьп Обнаружено, чт«з ванадий в РЬТе проявляет донорные свойств и формирует примесный уровень в запрещенной зоне, расположенный на - 20 мэВ ниже дна зоны проводимости. При низких температурах реализуезся полуизолирующее состояние и концентрация электронов уменыиается ло 10 см - Показано, что в образцах РЬГе(У) с максимальным содержанием ванадия 0.26 ат.'Ъ при Т е ЗО К наолюдается резжж возрастание п~движно~ти. В эчом же образц~ в переменном электрическом поле обнаружена частотная зависимость действительной части проводимости. Особенности транспорта носителей заряда в образце с максимальным содержанием ванадия как в постоянном. так и ь переменном электрическом поле, могут быть обусловлены эффектом межл римссной 1«орреля гцпь - Эффективныи* мшнизный моменп рассчитанный на атом ванадия, уменьшается с увеличением концентращщ '~' в РЬТе.

Значение эффективного магнитного момента не является промежуточным между согпояниямн с известной валентностью. Это можно рассматривать как проявление переменной валентности примеси ванадия в теллуриде свинца. - Показанс, что ванадий является донорной примесью в твердых растворах РЬ; „МН„ТЬ н формирует прнмесный уровень внутри запрещенной зоны, обеспечивающий сгабилнзацню уровня Ферми при количестве введенноп7 ванадия более 0,5 аг.',4. Наблк7даемая кинетика фатопроводнмостн в монокристаллах РЬТСЖ) при облучении мошнымн терагерцоаыми лазерными импульсамн в температурном диапазоне от 3 до 300 К имеет как кра77к7вреь7синук7 Отрнца*ельнук7, так и долговременнук7 77О77ожительную компоненты. Показано.

Кзо положительный сигнал является доминирующим во всем диапазоне температур. Отрн77аге.7ьнь773 сигнал обнаружен только прн длинах волн лазерного импульса 90 н !43 мкм прн тзь7пера7чрах в7лше 30 К Устаноаче77о чзо положительный фОтоотклик обусловлен а*;7збужленкем злект)7ОнОС с прнх7есных соспзяний в зОну ПРОВОДИМОСтн. ОЗРНЦНГЕЛЬНЬ:-й СНГНаЛ СВЯЗаи С РКЗО7РЕВГ777 ЗЛЕКтРОННОГО Гака ПРН прохождении лазерно7 о импульса.

Днссергагня изложена хорошим научным языком, 7етко сформулированы цели рабОты, О6Основана акт) альнос гь и научная НОвизна исследования. ДОстОверность полученных эксперйме77тьч7ьнь7х данных йОд7'верждается нспОльзованием кОмплекса общепринятых ме777лик. Получе77ные зкспернментальные данные не противоречат известным моделям и подходам, используемым в аналогичных классах полупроводниковых материалов. Автореферат лос гюочно нол к. и ясно отражает содержание диссертационной работы.

Вместе с тем, работа пе свободна от недостатков, именг7 си замечании по содержанию п оформлению диссертационной работьн 1. Исследованные образны РЬ,Мп, Ре с различным содержанием Мп имели отличия кристаллической структуры (степень поликристалличности). изменение плотности дефектов могло также служить дополнительным фактором. влняк7Н7нм на концентрацию свободных носителей тока. 2. В разделе 5,5 не приводиз ся данные о погре77~ности определения знергии активации носителей с примеси; го уровня ванадия Возможно, в различных 7ем77еразурных диапазонах имеет место акзивацня с нескольких блнзкоращюложенных уроьч7ей, поскольку наклон на активационной завнснь7осзз7 рнс.

5.2. ~ не постоянен. 3. Имеются погрецнюсти оформления диссертации Иапример, рнс. 4.2.7 н 4.2,3 сместились в г7ос77едук7щнй Раздел 7.лавы. Отмеченные замечания не снижают значимости и высоюй оценки результатов данной диссертационной работы. Решенные в работе задачи полностью соответствузот поставленной цели. Результаты и выводы диссертации обоснованы, а сама работа является завершенным юмплексным исследованием. Основные результаты и выводы диссертации достаточно полно изложены в публикациях автора, список юторых приведен в диссертации. Содержание диссертации и основные выводы соответствует содержанию данных публикаций. которым должны отвечать диссертации на соискание ученых степеней согласно и.

9 «Положения о присуждении ученых степеней», утвержденного постановлением Правительства РФ «№ 842, от 24 сентября 21113 г.), а соискатель - Артамкнн Алексей Игоревич, - заслуживает присвоения ему искомой ученой степени кандидата физиюматематнческих наук по специальности 01.04.09 — физика низких температур. Официальный оппонент доцент кафедры "Физика юнденсированных сред" Национального ядерного университета "МИФИ".

к.ф."м.н. тел,: 8 1495) 788-56-99, доб. 8170 е-гпа11: Ьа»1 1еъ з1о1 1(а,:гпа11,ги 115409, г. Москва, Каширское ш„31. Подпись удссз ~ За»«азы«ль ««чзйь~ ~ лскуаа»мая«в»зш ниии кали .