Тепловые и акустические свойства соединений II-VI с примесями 3d-переходных металлов

Тепловые и акустические свойства соединений II-VI с примесями 3d-переходных металлов

Автор: Лончаков, Александр Трофимович

Шифр специальности: 01.04.07

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Екатеринбург

Количество страниц: 320 с. ил.

Артикул: 4919546

Автор: Лончаков, Александр Трофимович

Стоимость: 250 руб.

Тепловые и акустические свойства соединений II-VI с примесями 3d-переходных металлов  Тепловые и акустические свойства соединений II-VI с примесями 3d-переходных металлов 

1.1 Общие замечания.
1.2 Глубокие примесные уровни Зспереходных металлов в полупроводниках АПВУ1
1.2.1 Определение энергии глубокого Зс1 уровня.
1.2.2 Теоретические подходы к описанию глубоких 3уровнеи в полупроводниках
1.3 Энергетический спектр ионов Зс переходных металлов в кубических полупроводниках АПВУ спииорбитальное взаимодействие.
1.3.1 Группа 37 ионов с О основным орбитальным мультиплстом
1.3.2 Группа 3ионов с Г основным орбитальным мультиплетом.
1.4 Эффект ЯпаТсллера для изолированного центра
1.4.1 Теорема ЯнаТеллсра.
1.4.2 Нормальные моды колебаний атомов тетраэдрического комплекса
1.4.3 Теоретикогрупповой анализ теоремы ЯнаТеллера
1.4.4 Адиабатические потенциалы. Туннельное расщепление вибронпых уровней
1.5 Энергетический спектр ионов Зпереходных металлов в кубических полупроводниках АВ яителлеровское взаимодействие
1.6 Особенности донорпых состояний 3с1 примесей в бесщелевых полумапштных полупроводниках
1.6.1 Бесщелевой полумагнитный полупроводник НГеБе аномалии физических характеристик.
1.6.2 Основные положения теории резонансного рассеяния электронов на донорпых 3примесях в бесщелевых полупроводниках
1.7 Краткие итоги.
ГЛАВА И ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ТЕРМОЭДС В МЕТАЛЛАХ И
ПОЛУПРОВОДНИКАХ.
2.1 Методика измерения теплопроводности.
2.1.1 Метод стационарного теплового потока
2.1.2 Обобщение метода стационарного теплового потока на учет
радиационных потерь.
2.2 Измерение термоэдс и продольного эффекта НернстаЭттиигсгаузена.
2.3 Описание установки для измерения термоэлектрических и термомагнитных эффектов
2.4 Погрешность эксперимента
Результаты и выводы.
ГЛАВА III ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ШИРОКОЗО 1НЫХ СОЕДИНЕНИЙ АИВ С
ПРИМЕСЯМИ 3с1 ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
3.1 Теплопроводность полупроводников
3.2 Теплопроводность решетки в модели Дебая. Формула Каллавея.
3.3 Механизмы релаксации для акустических фононов в полупроводниках
3.3.1 Скорость релаксации для процессов.
3.3.2 Рассеяние на границах образца.
3.3.3 Процессы переброса
3.3.4 Рассеяние фононов на свободных электронах.
3.3.5 Рассеяние фононов на дислокациях
3.4 Рассеяние фононов на точечных дефектах
3.4.1 Релаксация фононов на статических точечных дефектах.
3.4.2 Резонансное рассеяние фононов на локальных колебаниях. Механизм Вагнера.
3.4.3 Рассеяние фононов на системе энергетических уровней. Теория
Клейна.
3.5 Влияние эффекта ЯнаТеллера на теплопроводность полупроводников
3.5.1 Механизмы влияния эффекта ЯнаТеллера на решеточную теплопроводность полупроводников
3.5.2 Проявление эффекта ЯнаТеллера в теплопроводности полупроводников с мелкими примесными центрами
3.5.3 Проявление эффекта ЯнаТеллера в теплопроводности полупроводников с глубокими примесями
3.6 Приготовление образцов и подготовка их к измерениям
3.6.1 Приготовление образцов.
3.6.2 Подготовка образцов к измерениям.
3.7 Определение содержания основной и сопутствующих Ъс1 примесей в исследуемых кристаллах.
3.8 Низкотемпературная решеточная теплопроводность широкозонных
полумагнитных полупроводников АПВУ и твердых растворов на их основе
3.8.1 Теплопроводность чистых кристаллов селенида, сульфида и теллурида цинка
3.8.2 Теплопроводность кристаллов 2п8еМ2.
3.8.3 Низкотемпературные аномалии фононной теплопроводности твердых растворов на основе полупроводника 2п8еМг
3.8.4 Теплопроводноегькристалла 2п8еУ2.
3.8.5 Теплопроводность кристалла 2п8сСи .
3.8.6 Теплопроводность кристаллов 2п8еРе2 и 2п8еСо2
3.8.7 Теплопроводность кристаллов 2п8еСг2
3.8.8 Теплопроводность сульфида цинка с примесями переходных
31 ионов.
3.8.9 Теплопроводность теллурида цинка, легированного никелем
Результаты и выводы
ГЛАВА IV ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА 3с1 ИОНОВ В КУБИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ АИВУ1 ТЕПЛОМКОСТНЫМ МЕТОДОМ.
4.1 Вводные замечания.
4.2 Суть тепломкостного метода.
4.3 Образцы и методика эксперимента.
4.4 Вклад Шоттки в тепломкость широкозонных полумагнитных полупроводников 2п.Лг8е и Хп.хМхТс.
4.4.1 Тепломкость чистых кристаллов селенида и теллурида цинка
4.4.2 Дополнительный вклад в тепломкость соединений АПВ1 от янтсллеровских 31 ионов.
4.4.3 О корреляции примесных аномалий тепломкости и теплопроводности
в кристаллах АПВУ1, легированных 31 переходными металлами
4.5 Низкотемпературная тепломкость кристалла 2п.лМпх8е
4.6 Особенность вклада Шоттки, обусловленного атомами железа, в кристаллах
4.6.1 Специфика тепломкости чистою кристалла селенида ртути. Дополнительный вклад в тепломкость для матриц А1В.
4.6.2 Вклад Шоттки в кристаллах 1.Гег8е.
Результаты и выводы
ГЛАВА V ОСОБЕННОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В ШИРОКОЗОННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ VI С ПРИМЕСЯМИ 3 ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ.
5.1 Мотивация
5.2 Краткие сведения о распространении упругих волн в кристаллах.
5.3 Релаксационное и резонансное поглощение ультразвука
5.3.1 Изотермические и адиабатические деформации
5.3.2 Релаксационное поглощение ультразвука.
5.3.3 Резонансное поглощение ультразвука
5.4 Образцы и методика эксперимента.
5.5 Температурные аномалии поглощения ультразвука в кристаллах VI с примесями 3 переходных металлов. Эксперимент.
5.5.1 Низкотемпературное поглощение ультразвука в кристаллах i2.
5.5.2 Аномально сильное поглощение ультразвука в кристаллах i2.
5.5.3 Аномалии низкотемпературного поглощения ультразвука в V2
5.5.4 Низкотемпературное поглощение поперечных ультразвуковых волн в кристалле 2
5.5.5 Низкотемпературное поглощение поперечных ультразвуковых волн
в кристалле i2
5.6 Предварительный анализ результатов эксперимента
5.7 Теоретические основы интерпретации экспериментальных результатов
5.7.1 Понятие орбиталыюрешеточного взаимодействия
5.7.2 Операторы ОРВ для звуковых колебаний
5.7.3 Механизм спннрешеточной релаксации ОрбахаАминова в сисгеме спинорбитальных состояний
5.8 Реализация механизма ОрбахаАминова применительно к упругой деформации.
5.9 Коэффициент поглощения ультразвука для случая спинрешеточной релаксации.
5. Анализ акустического поглощения в полупроводниках АПВУ, легированных
3элсментами извлечение физических параметров
Результаты и выводы.
ГЛАВА VI ВЛИЯНИЕ 3 ПРИМЕСЕЙ НА ДИАМИЧЕСКИБ МОДУЛИ УПРУГОСТИ
ШИРОКОЗОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ v.
6.1 Измерение относительных изменений эффективных упругих модулей
6.2 Результаты экспериментального исследования модулей упругости соединений VI3 с помощью ультразвуковых волн.
6.2.1 Температурная зависимость модулей упругости в кристаллах i2, i2, V, 2 и чистом .
6.2.2 Аномалии упругих модулей в кристаллах .2 .
6.3 Модули упругости редкоземельных антимонидов.
6.3.1 Соединения , , и их модули упругости
6.3.2 Термодинамические и квантовомеханические основы интерпретации аномалий магнитной восприимчивости и модулей упругости в редкоземельных антимонидах. Концепция параупругой восприимчивости
6.4 Параупругая восприимчивость соединений VI с примесями 3 металлов
6.4.1 Сравнительный анализ редкоземельных антимонидов и соединений vi3
6.4.2 Параупругая восприимчивость селенида и теллурида цинка, содержащих ионы 3 переходных металлов
6.5 Локальная особенность эффективных модулей упругости в кристаллах
VI, легированных ионами 3 переходных элементов.
Результаты и выводы
ГЛАВА VII ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ БЕС1ЦЕЛЕВЫХ ПОЛУМАГЫИТНЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ НА ОСНОВЕ СЕЛЕНИДА РТУТИ.
7.1 Вместо введения
7.2 Низкотемпературная электронная теплопроводность сслснида ртути, легированного железом
7.2.1 Электронная теплопроводность. Закон ВидеманаФраица
7.2.2 Методы выделения электронной и решеточной составляющих
теплопроводности из общей
7.2.3 Расчет электронной составляющей теплопроводности с помощью
использования закона ВидеманаФранца и измерения продольного эффекта НернстаЭттннгсгаузена.
7.2.4 Приготовление образцов и подготовка их к измерениям
7.2.5 Исследование продольного эффекта НЭ в кристаллах
7.2.6 Число Лоренца в кристаллах
7.2.7 Температурная зависимость электронной теплопроводности в
.
7.2.8 Количественная интерпретация электронной теплопроводности НеЗе в модели гибридизированных электронных состояний
7.2.9 О нарушении закона ВидеманаФранца в I РеБе.
7.3 Решеточная теплопроводность селенида ртути, легированного железом
7.3.1 Решеточная теплопроводность селенида ртути краткий обзор литературы.
7.3.2 Общая теплопроводность кристаллов НБс и НсЗе результаты эксперимента и сравнение их с литературными данными
7.3.3 Решеточная теплопроводность кристаллов Н.Рех8е
7.3.4 Анализ механизмов резонансного рассеяния фононов применительно к Неве
7.3.5 Релаксация фононов на гибридизированных электронах.
Результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Доказательством их проявления служат спектры фотопоглощения и люминесценции 3с1 примесей в кристаллах АПВУ см. Эти спектры показывают, что в области энергий меньших г. Сама возможность наблюдения таких переходов говорит о том, что 3I оболочка примесного атома, помещенного в ковалентный кристалл, в значительной мере сохраняет свои многоэлектронные атомные характеристики, в том числе полный спин 3с1оболочки, отвечающий векторной сумме спинов всех ее электронов, составленной по правилу Хунда так называемое высокоспиновое состояние. Последнее предположение подтверждается многочисленными измерениями электронного парамагнитного резонанса ЭПР. В то же время в спектрах поглощения, наряду с узкими пиками, связанными с внутри центровыми переходами с поглощением кванта света, видна и примесная полоса, которая связывается с процессами фотоионизации Ъс1 иона. М М ес, 1. ММАУ 1. Еще в первой половине х годов XX века было обнаружено и исследовано зарядовое состояние ряда Ъс1 примесей в некоторых полупроводниках АПВУ1 9, методом фотоЭПР, когда под действием света происходит реакция 1. ЭПР 3оболочки примесных атомов. Таким путем было показано, что состояния М в этих системах можно отождествить с ЫсГх и МбГ, т. Уоболочки в процессах фотоионизации или термической активации. Так что реакции 1. М2а Пав М2с1 ес 1. М2 Й, МГ А, 1. Зсоболочкой. Энергии Ьсо0 и ЬсоА, отсчитанные соответственно от дна зоны проводимости и от вершины валентной зоны, дают положение донорного и акцепторного уровней, создаваемых Ъс1 примесью. Реакции 1. ММ 1 . Е е Ем ЕМ. Поскольку энергетические состояния для структурных примесей формируются большим числом электронов, энергии Ьсор и Л бу, по существу разность энергий многоэлектронных конфигурации до м и после ухода дырки мГ или электрона Ем с Зсуровня. Для обозначения донорньтх и акцепторных уровней 3с1 и других структурных изовалентных примесей в соединениях АПВУ1 и АВу используются зарядовые состояния до и после перехода 0 для донора и 0 для акцептора. Суммируя имеющиеся на сегодняшний день экспериментальные данные, можно сказать, что в полупроводниках А В 1 Зс примеси находятся в состоянии М М2сГ без дополнительного легирования и подсветки. Это подтверждается исследованиями спинового состояния таких примесей ЭПР, магнитная восприимчивость, а также разнообразными методами спектроскопии внутрицентровых переходов и переходов примесьзона 8,,. Что касается положения глубоких донорных и акцепторных уровней в запрещенной зоне, то для стандартных полупроводников АШВЧ ваАз, СаР, 1пР, а также для большинства соединений АИВУ1 существуют полные диаграммы расположения уровней 3Г1римесей. В качестве примера на рис. А14,1 5. Видно, что энергия примесных уровней по мере заполнения 3 оболочки
электронами меняется немонотонно. Например, для иона Мп характерен глубокий провал в энергии донорного состояния и максимум в энергии акцепторного. До сих пор мы имели дело с широкозонными полумагнитными полупроводниками на основе АНВУ. Наличие примесных 3 уровней на фоне сплошного спектра приводит к ряду особенностей микроскопических электронных свойств, о чем речь пойдет в заключительном разделе этой главы. Существует одноэлектронный и многоэлектронный подход к описанию глубоких уровней 3примесей в полупроводниках. Одноэлектронная теория основана на зонных представлениях. Основным методом расчета в одноэлектронной зонной теории является метод функций Грина, который допускает многочисленные модификации и обобщения. В этом методе затравочная функция Грина О0 описывает спектр валентных электронов и электронов зоны проводимости идеального полупроводника, а с примесью связывают оператор возмущения. В многоэлектронном подходе в качестве нулевого приближения берется гамильтониан свободного атома, а кристаллическое поле рассматривается как возмущение. Теории, основанные на таком подходе обобщенно называются теориями поля лигандов. Рис. Глубокие уровни примесей Ъ1 переходных металлов донорные 0 акцепторные 0 и положения краев зон относительно вакуума для кристаллов ЛВУ 5.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.237, запросов: 142