Фотоэлектрическая спектроскопия квазиодномерных соединений p-TaS3, NbS3(I) и K0.3MoO3

• Автор: Насретдинова, Венера Фатиховна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Пайерлсовская щель в квазиодномерных проводниках и фотоэлектрическая спектроскопия как метод ее изучения

1.1. Квазиодномерные соединения с пайерлсовской щелью

1.2. Влияние флуктуаций

1.3. Неидеальный нестинг

1.4. Солитонные состояния

1.5. Влияние примесей

1.6. Проблемы экспериментальных методик исследования пайерлсовской щели

1.7. Пайерлсовская щель в р-ТаБз

1.8. Пайерлсовская щель в голубой бронзе К0.3М0О

1.9. Щелевое состояние в квазиодномерном полупроводнике N683(1)
1.10. Фотопроводимость в квазиодномерных проводниках и ее применение для изучения плотности состояний
Глава 2. Использованные экспериментальные методики (техника эксперимента)
2.1. Изготовление образцов р-ТаЭз и ПЬЭзЩ
2.2. Изготовление образцов голубой бронзы
2.3. Методика измерений спектров фотопроводимости
2.4. Измерения вольт-амперных характеристик и температурной
зависимости проводимости
2.5. Синтез кристаллов Та83 и ИЬЭз(1)
2.6. Введение примесей индия в ТаЭз

Глава 3. Исследование энергетической структуры пайерлсов-
ской щели в ТаЭз
3.1. Спектры фотопроводимости р-ТаЭз
3.2. Внутрищелевые состояния в ромбическом ТаБз
3.3. Свойства внутрищелевых состояний: влияние поляризации излучения, величины электрического поля, дополнительной подсветки
3.4. Дополнительные сведения об исследовавшихся образцах
3.5. Проверка наблюдавшихся эффектов
3.6. Сравнение результатов с предыдущими данными
3.7. Выводы
Глава 4. Другие квазиодномерные соединения, исследованные
методом фотоэлектрической спектроскопии: К0.3М0О3 и ]ЧЬ8з(1)
4.1. Спектры фотопроводимости К0.3М0О
4.2. Сравнение с предыдущими результатами
4.3. Дополнительные сведения об исследовавшихся образцах
4.4. Выводы
4.5. Спектры фотопроводимости N683(1)
4.6. Внутрищелевые состояния в ИЬ8з(1) и влияние на них приложенного электрического поля, дополнительной подсветки, поляризации излучения и пластических деформаций
4.7. Дополнительные сведения об исследовавшихся образцах ПЬ8з(1)
4.8. Выводы
Заключение
Литература

Введение
В середине 20-го века в физике конденсированного состояния вещества появились теории, показавшие существование нестабильностей в модели свободных электронов при понижении размерности рассматриваемого объекта. В частности, Пайерлс [1) показал, что основным состоянием одномерной (Ш) цепочки атомов при нулевой температуре является диэлектрическое, так как нестабильность одномерного металла по отношению к периодическому потенциалу с волновым вектором 2кр приводит к образованию самосогласованного периодического изменения электронной плотности и величины смещения атомов решетки, а также к открытию щели в энергетическом спектре при энергии Ферми. Такое самосогласованное изменение электронной плотности и положения атомов решетки называется волной зарядовой плотности (ВЗП). Через некоторое время Фрёлих также рассмотрел случай свободных электронов, взаимодействующих с кристаллической решеткой в одномерной цепочке, и пришел к решению с ВЗП, а также предложил бездиссипативный механизм переноса тока ВЗП в бесконечной среде с периодическими граничными условиями. В 70-е годы 20-го века химикам удалось синтезировать низкоразмерные соединения из атомных цепочек, слабо связанных между собой в поперечных направлениях, в которых удалось наблюдать волны зарядовой и спиновой плотности экспериментально, и началось бурное изучение обнаруженных явлений. Оказалось, однако, что бездиссипативному переносу тока препятствует сильное взаимодействие ВЗП с примесями — пиннинг ВЗП, приводящий к пороговому характеру нелинейной проводимости. Количественный расчет основных свойств пайерлсовского состояния в квазиодиомерных соединениях осложнен, в частности, из-за необходимости учитывать сильные в 1Б системах электрон-фононное и электрон-электронное взаимодействия, поэтому в настоящий момент эксперимент продолжает быть важным инстру-

Рис. 1.5. Кристаллическая решетка голубой бронзы (рисунок взят из работы [95])
октаэдров, с немного разными положениями ионов Мо, которые по-разному смещаются при образовании ВЗП, причем смещение в перпендикулярном к цепочкам направлении является наибольшим. То есть поляризация ВЗП является преимущественно поперечной, хотя небольшие смещения атомов в направлении вдоль цепочек также детектируются. Поперечная поляризация ВЗП наблюдалась в рентгеноструктурных исследованиях [87, 88], а также в экспериментах, где измерялось термическое расширение кристаллов [89]. При нагреве образцов до Тр наблюдается анизотропное скачкообразное увеличение коэффициента теплового расширения, наибольший скачок в его величине наблюдается в направлении, перпендикулярном как и к направлению цепочек, так и к плоскости скола (2 0 1). Величина смещения (0.03 А для ионов Мо из одного типа октаэдров и 0.05 А для ионов из другого) модулируется вдоль цепочек с волновым вектором ВЗП дсБу = (1, 0.5) [87] (все зна-
чения даны в периодах решетки в к -пространстве). Величина <#, = 0.7 при комнатной температуре, зависит от температуры вплоть до 100 К (при 100 К), почти достигая при этой температуре соизмеримого значения дь = 0.75, не изменяющегося при дальнейшем понижении температуры, хотя, по всей