Исследование проводимости полупроводниковых структур методом импедансной спектроскопии (1103206), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

С ростом температуры искажение структуры уменьшается длявсех образцов. При этом данные РСА и электронной дифракции для образца, несодержащего кальций, указывают на наличие структурного фазового переходаиз ромбической фазы в кубическую при Т = 670К. Для остальных составовструктурный переход не обнаружен. Синтез образцов и характеризация ихструктуры выполнены на Химическом факультете МГУ.Электрофизические свойства сложных оксидов были исследованы винтервалетемператур4,2 К – 1300 Квстатическихипеременныхэлектрических полях в диапазоне частот 20 Гц – 1 МГц.Для всех исследованных образцов наблюдается монотонный ростудельного сопротивления  при понижении температуры.

Анализ данныхпроведен с учетом того, что в столь широком температурном интервалемеханизмыпроводимостипроводимостивизменяются.высокотемпературнойТемпературнаяобластихорошозависимостьописываетсясоотношением для поляронной проводимости T ~ expE a kT  , где  –проводимость, E a  E p 2 – энергия активации полярона, Ер – энергия связиполярона, k – постоянная Больцмана (рис. 7). При Т > 670К зависимостиT 103 Tдля всех образцов практически совпадают. При понижениитемпературы начинает проявляться зависимость сопротивления от содержаниякальция x. В интервале температур 300 К < Т < 670K величина Ер увеличиваетсяот 340 мэВ до 420 мэВ при увеличении х от 0 до 0,6.

Для образцов состава х = 0,18х = 0,1натемпературныхзависимостях сопротивленияпри Т > 670К наблюдаетсяотклонение от соотношениядляполяроннойпроводи-мости с постоянным значением Еа. Выше было отмечено, что для состава х = 0именнопринаблюдаетсяфазовыйТ = 670Кструктурныйпереходизромбической в кубическуюфазу. Сопоставление полученных результатов с дан-Рис. 7.

Зависимость (Т) от обратной температуры дляSr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-. На вставке представленазависимость энергии связи полярона от состава х.ными по структуре позволяет предположить, что увеличение энергииактивации при повышении температуры для образцов с низкой степеньюдопирования кальцием связано с уменьшением искажения структуры. Вчастности, для состава х = 0 температура, соответствующая изменениюзначения энергии активации Еа, совпадает с температурой структурногоперехода из ромбической в кубическую фазу.При Т < 250K температурная зависимость сопротивления может быть аппроксимирована законом Мотта для прыжковой проводимости с переменнойдлиной прыжка (рис.

8): T 14   ~ exp  0   , T  где Т0 – параметр, зависящий от плотности состояний на уровне Ферми ирадиуса локализации носителей. Такой тип транспорта наблюдался в подобныхматериалах при низких температурах и ранее [8]. На прыжковый механизм19переноса указывает и проявляющаяся при понижениитемпературы частотная зависимостьчастидействительнойпроводимости,проксимированнаяап-степен-ным законом вида Y  ~ f s ,где показатель s составляет~ 0.5.Низкотемпературныеспектры импеданса имеютвид единичных дуг полу-Рис. 8. Зависимость удельного сопротивленияSr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3- от T – 1/4.

На вставкепоказаны значения параметра Т0.окружностей и соответствуют диэлектрическим свойствам оксидов.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1. Электрофизические свойства полупроводниковых структур исследованы впостоянных и переменных электрических полях в диапазоне частот 0,1 Гц –1 МГц и интервале температур 4,2 К – 1273 К.

Определены вклады впроводимость от различных элементов микроструктуры исследованныхобразцов.2. Установлено, что в сложных оксидах Sr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-, 0 ≤ х ≤0,6в области высоких температур (Т > 300 К) наблюдается поляронныймеханизм транспорта.

Монотонный рост энергии связи полярона сувеличением содержания кальция х обусловлен повышением степениискажения кристаллической решетки.3. Показано, что с понижением температуры в Sr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-происходит качественное изменение механизма переноса носителей. ПриТ < 250 К преобладает прыжковая проводимость с переменной длинойпрыжка, причем параметр Т0 уменьшается с увеличением х.204.

Обнаружено, что структурный переход из орторомбической в кубическуюфазу, наблюдаемый для состава Sr0.75Y0.25Co0.25Mn0.75O3-при Т = 673 К,сопровождается увеличением энергии активации проводимости.5. Показано, что в симметричных структурах Pt – сложный оксид – YSZ приТ > 750 K мнимая составляющая проводимости обусловлена процессами намежфазных границах. Как сопротивление твердого электролита, так исопротивление,определяемоевкладоминтерфейса,обнаруживаютактивационную температурную зависимость.6.

Обнаружено, что в керамике на основе полупроводникового клатратаSn24P19.3IxBr8-x в области низких частот наблюдаются аномально высокиезначения емкости, которые могут быть объяснены в рамках моделиМаксвелла-Вагнера для неоднородных структур.7. Установлено,чтопроявлениенизкотемпературныхдиэлектрическиханомалий в твердом растворе теллурида свинца-германия, легированногогаллием, связано с дополнительным вкладом примесной подсистемы визмеряемую емкость. Резкое возрастание проводимости при понижениитемпературы в области Т < 100 К может быть обусловлено повышениемконцентрации донорных центров галлия в зарядовом состоянии +3 и ростомконцентрации электронов.ПубликацииОсновные результаты диссертации опубликованы в следующих работахА.В.

Галеевой (Якимчук):1. А.В. Якимчук, Ю.В. Заикина, Л.Н. Решетова, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, А.В.Шевельков. Импеданс полупроводниковых клатратов Sn24P19.3IxBr8-x(0 ≤ х ≤ 8) // Физика низких температур, 2007, т. 33, вып. 2-3, стр.3692. А.В. Галеева, Ф.С. Напольский, С.Я. Истомин, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов.Транспортные свойства сложных оксидов Sr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-,0 ≤ х ≤0,6//Научно-техническиеведомостиСПбГПУ:физикоматематические науки, 2010, вып.1, стр. 123.

A. Galeeva, Ph. Napolsky, S. Istomin, A. Gippius, D. Khokhlov. Structure andTransportPropertiesofComplexOxides21Sr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-,4.5.6.7.0 ≤ х ≤0.6, Materials Research Society Symposium Proceedings, 2010,Vol. 1256E, N06-31А.В. Якимчук, Ю.В. Заикина, Л.И. Рябова, А.В. Шевельков. Импедансполупроводниковых клатратов Sn24P19.3IxBr8-x (0 ≤ х ≤ 8) // Седьмаявсероссийская молодежная конференция по физике полупроводников иполупроводникойвой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 5 – 9декабря 2005, стр.18.Л.И.

Рябова, А.В. Шевельков, А.В. Якимчук, Ю.В. Заикина. Исследованиеимпеданса керамики на основе полупроводниковых клатратов Sn24P19.3IxBr8-x(0 ≤ х ≤ 8) в низкочастотных электрических полях // XVI Уральскаямеждународная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург –Кыштым, 27февраля – 4 марта 2006, стр.170А.В. Якимчук, Ю.В.

Заикина, Л.И. Рябова, А.В. Шевельков. Явленияпереноса в керамике на основе клатрата Sn24P19.3IxBr8-x (0 ≤ х ≤ 8) // 34-оесовещание по физике низких температур, Ростов-на-Дону, 26 – 30 сентября2006, т.2, стр.109А.В. Галеева, С.Я. Истомин, Д.Р. Хохлов. Транспортные свойства сложныхоксидовSr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-(0 ≤ х ≤0,6)//XI всероссийскаямолодежная конференция по физике полупроводников и наноструктур,полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 5 – 9декабря 2009, стр.78. А.В. Галеева, Ф.С. Напольский, С.Я.

Истомин, Д.Р. Хохлов. Структура итранспортные свойства сложных оксидов Sr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3-(0 ≤ х ≤0,6) // XVIII Уральская международная зимняя школа по физикеполупроводников, Екатеринбург, 15 – 20 февраля 2010, стр.2359. A. Galeeva, Ph. Napolsky, S. Istomin, A. Gippius, D. Khokhlov. Structure andTransport Properties of Sr0.75-xCaxY0.25Co0.25Mn0.75O3- (0 ≤ х ≤0,6) // MRS SpringMeeting, San Francisco, California, April 5 – 9 201010. А.В.

Галеева. Явления переноса в сложных оксидах переходных металлов //Ломоносов 2010, Москва, 12 – 15 апреля 201011. Galeeva, Ph. Napolsky, S. Istomin, D. Khokhlov. Hopping Conductivity inManganese-Cobalt-based Complex Oxides // Inorganic Materials Conference2010, Biarritz, September 12 – 14 201022Список цитируемой литературы[1] Impedance Spectroscopy. Theory, Experiment and Applications // Editedby E. Barsoukov, J.R. Macdonald, New York, Wiley, 2005[2] Б.А. Акимов, В.В.

Прядун, Л.И. Рябова, Е.И. Слынько, Д.Р. Хохлов,В.И. Штанов, Неравновесные процессы и сегнетоэлектрический фазовыйпереход в кристаллах PbGeTe(Ga), ФНТ, 2004, т. 30, вып. 11, с. 1209 – 1213[3] P. Lunkenheimer, V. Bobnar, A.V. Pronin, A.I. Ritus, A.A. Volkov,A. Loidl, Origin of apparent colossal dielectric constants, Phys.

Rev. B, 2002,vol. 66, pp. 052105-1 – 052105-4[4] B.C.H. Steele, A. Heinzel, Materials for fuel-cell technologies, Nature,2001, vol. 414, pp. 345 – 352[5] К.А. Ковнир, А.В. Шевельков, Полупроводниковые клатраты: синтез,строение и свойства, Успехи химии, 2004, т. 73, вып. 9, с. 999 – 1015[6] S. Takaoka, K. Murase, Anomalous resistivity near the ferroelectric phasetransition in (Pb, Ge, Sn)Te alloy semiconductors, Phys. Rev.

B, 1979, vol. 20,pp. 2823 – 2833[7] E.P. Skipetrov,E.A. Zvereva,L.A. Skipetrova,V.V. Belousov,A.M. Mousalitin, Gallium-induced Defect States in Pb1-xGexTe Alloys, J. Cryst.Growth, 2000, vol. 210, pp. 292 – 295[8] G.J. Snyder,C.H. Booth,F. Bridges,R. Hiskes,S. DiCarolis,M.R. Beasley, T.H. Geballe, Local structure, transport, and rare-earth magnetism inthe ferrimagnetic perovskite Gd0.67Ca0.33MnO3, Phys. Rev. B, 1997, vol. 55,pp. 6453 – 645923.

Характеристики

Список файлов диссертации