Диссертация (1105343), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Из анализа температурной зависимостинамагниченности получена величина эффективного магнитного момента примесныхатомов ванадия.8Исследованатемпературнаязависимостьгальваномагнитныхпараметровмонокристаллов Pb1-xMnxTe(V). Получена зависимость энергии активации примесныхсостояний в зависимости от содержания марганца.Исследован годограф импеданса Pb1 − xMnxTe(V) в зависимости от составасплава.
Полученные данные сопоставлены с теоретическими зависимостями. На основеэтого сопоставления сделан вывод о механизме проводимости в Pb1 − xMnxTe(V) принизких темпертурах.Проведен поиск эффекта задержанной фотопроводимости в Pb1 − xMnxTe(V). Наосновеполученныхрезультатовсделанвыводосравнительнойвеличинерекомбинационных барьеров в Pb1 − xMnxTe(V) и в Pb1 − xMnxTe, легированном индиемили галлием.ИсследованакинетикафотопроводимостимонокристалловPbTe(V)припохождении лазерных импульсов с длиной волны 90, 148, 280 мкм в температурномдиапазоне от 8 до 300 К.
На основе анализа кинетики фотопроводимости в зависимостиот температуры и длины волны падающего излучения сделаны выводы о механизмахтерагерцовой фотопроводимости.Научная и практическая значимостьНаучная ценность работы заключается в установлении характера стабилизацииуровня Ферми в теллуриде свинца и Pb1 − xMnxTe при легировании ванадием. Одним изважнейших результатов работы является обнаружение стабилизации уровня Ферми вPb1 − xMnxTe(V)внутризапрещеннойзоны,чтоприводиткреализацииполуизолирующего состояния материала при низких температурах.
В сочетании сотсутствием задержанной фотопроводимости, что также было обнаружено в настоящейработе, данный результат открывает перспективы фундаментальных исследований9полуизолирующегосостояниявпространственнооднородныхузкощелевыхполупроводниках. Кроме того, указанный результат позволяет использовать данныйматериал в качестве согласованной по постоянной решетки и ее температурномукоэффициенту высококачественной монокристаллической полуизолирующей подложкидля синтеза квантовых ям и двумерных гетероструктур на основе полупроводниковА4В6.
Наконец, отсутствие задержанной фотопроводимости в сочетании с большойвеличиной статической диэлектрической проницаемостью материала создает основыдля создания узкополосных фильтров терагерцового излучения, перестраиваемыхультразвуком.Обоснованность и достоверность полученных результатовДостоверность полученных в работе результатов определяется использованиемапробированных экспериментальных методик и взаимодополняющим характероминформации, получаемой с помощью этих методик. Экспериментальные данныеявляются воспроизводимыми и получены на значительном количестве образцов.Анализ экспериментальных данных проводился с учетом большого количествалитературных данных.Апробация результатов работыРезультаты, полученные в настоящей работе, докладывались на научныхконференциях:34 International School on the Physics of Semiconducting Compounds, Jaszowiec, Poland, 4–10 June 2005.7 Российская конференция по физике полупроводников, Москва-Звенигород, 18–23сентября 2005.10XVIУральскаямеждународнаязимняяшколапофизикеполупроводников,Екатеринбург, 27 февраля – 4 марта 2006.XXXV International School on the Physics of Semiconducting Compounds, Jaszowiec, Poland,June 17–23, 2006.28th International Conference on the Physics of Semiconductors.
Vienna, Austria, July 24–28, 2006.13 International Conference on Narrow Gap Semiconductors, Guildford, Great Britain, 8–12July 2007.8 Российская конференция по физике полупроводников, Екатеринбург, 30 сентября – 5октября 2007.ПубликацииПо теме диссертации опубликованы 15 работ, в том числе 5 статей, 8 тезисовдокладов, 2 трудов конференций.Личный вклад автораАвтором внесен основной творческий вклад в диссертацию. Им полученыэкспериментальные данные по гальваномагнитным (на постоянном и переменномтоке), магнитным и фотоэлектрическим свойствам исследованных материалов. Крометого, анализ и систематизация результатов проведены автором лично.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, включает списокцитированной литературы из 112 наименований. Объем диссертации составляет 116страниц текста, 30 рисунков и 1 таблица.11СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы и выбор объектов исследований,указаны цели и задачи исследований, приведена новизна результатов работы, а такжесведения об апробации и структуре диссертации.Первая глава посвящена обзору литературы по проблематике диссертации.
Вначалеглавырассмотреныосновныесвойстванелегированныхузкощелевыхполупроводников А4В6. Описан электронный энергетический спектр указанного классаполупроводниковыхматериалов.Приводятсясведенияодефектахструктурыполупроводников группы А4В6, об электронных энергетических уровнях этих дефектов.Указывается, что особенности свойств кристаллической решетки сплавов на основетеллурида свинца, в частности, ее высокая поляризуемость, приводят к малостиэнергии связи мелких водородоподобных уровней и к невозможности реализациирежима слабого легирования. В результате локализация электронов на дефектахоказывается невозможной даже при самых низких температурах, и концентрациясвободных носителей заряда в специально не легированных полупроводниках наоснове халькогенидов свинца составляет не ниже 1017 – 1019 см−3.Описаны эффекты, возникающие в узкощелевых полупроводниках на основетеллурида свинца при его легировании элементами III группы, в частности, индием игаллием.
К таким эффектам относятся стабилизация уровня Ферми, а также появлениеэффектов долговременных релаксаций электронных распределений при выведениисистемы из состояния равновесия при низких температурах. Указанные эффектыприводят к ряду важных следствий. Прежде всего, в ряде случаев оказываетсявозможной стабилизация уровня Ферми внутри запрещенной зоны полупроводника,чтоневозможнодляспециальноне легированногоматериала.Кроме того,стабилизация уровня Ферми приводит к пространственной гомогенизации свойств12полупроводника, обеспечивая повышенное значение подвижности носителей заряда посравнению с нелегированным материалом.
Наконец, при выведении системы изсостояния равновесия излучением, фотовозбужденные электроны практически нерекомбинируют при низких температурах, следствием чего является эффектзадержанной фотопроводимости. Представлены другие эффекты, появление которыхсвязано со стабилизацией уровня Ферми и задержанной фотопроводимостью.Приведены теоретические представления, разработанные для объяснения указанныхэффектов.Представлены особенности свойств сплавов на основе теллурида свинца,легированного переходными и редкоземельными элементами.
Показано, что взависимости от элемента, реализуются различные сценарии. Так, в теллуриде свинца,легированном хромом, уровень Ферми стабилизируется высоко в зоне проводимости, азадержанная фотопроводимость не наблюдается. В PbTe(Yb) уровень Фермистабилизирован в нижней половине запрещенной зоны при низких температурах,задержанная фотопроводимость также отсутствует.Создание твердого раствора теллурид свинца – теллурид марганца, напротив, неприводит к формированию глубоких уровней с высокой плотностью состояний,которые могли бы стабилизировать уровень Ферми. В то же время введение марганцасильно изменяет электронный спектр твердого раствора, приводя к быстромуувеличению ширины запрещенной зоны.
В этом смысле представляют особый интерескомбинированно легированные сплавы, в которых легирование иттербием, либо другимэлементом, приводит к стабилизации уровня Ферми, а введение марганца обеспечиваетвозможность вариации расположения этого уровня относительно краев зоныпроводимости и валентной зоны. Приведены сведения о свойствах комбинированнолегированных твердых растворов.13Наконец, в первой главе описываются известные данные о свойствах теллуридасвинца, легированного ванадием.Вторая глава посвящена изложению методики эксперимента и характеризацииисследованных образцов, а также описанию процедуры подготовки образцов кизмерениям.ВкачествеобъектовисследованиявработеиспользовалисьобразцыPb1 − xMnxTe(V), Pb1 − xMnxTe и PbTe(V).
Объемные кристаллы исследуемых материаловвыращивалисьметодомБриджмена.определяласьметодомискровойСоставсплаваимасс-спектрометрии,концентрациясодержаниеванадиямарганцадополнительно определялось методом рентгеновской дифракции.Слитки разрезались на шайбы вдоль оси роста, из которых вырезались образцы сразмерами1×1,5×4 мм3электроэрозионнымметодом.Вырезанныеобразцыпротравливались до блеска в полирующем травителе HBr-Br2. Контакты к образцамn-типа припаивались индием, к образцам p-типа приваривались платиновыепроволочки.Образец монтировался на специальный держатель, снабженный контактныминожками, причем контакты одновременно выполняли и крепежную функцию.Держатель с образцом помещался в герметичную латунную камеру, позволяющуюэкранировать его от внешних излучений.
Провода подводились через специальныйсветовой ключ, не нарушающий экранировки измерительной камеры. Измерительнаякамера наполняласьгазообразным гелием вкачестве теплообменнойсреды.Температура изменялась путем регулирования высоты измерительной камеры надуровнем жидкого гелия в дьюаре.Измерения сопротивления и коэффициента Холла проводились в холловскойгеометрии. Измерения производились с помощью цифровыхмногоканальных14вольтметров Kiethley, управляемых компьютерной программой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
