Особенности диэлектрических аномалий Pb1-xGexTe(Ga) в районе сегнетоэлектрического фазового перехода

• Автор: Барышников, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Введение

Глава 1 Сегнетоэлектрики-полупроводники А4Вб (Литературный обзор)8

1.1 Электронные свойства полупроводников А4Вб

1.2 Влияние примеси галлия на электрические свойства сплавов РЬ1.хОехТе

1.3. Сегнетоэлектрические свойства соединений А4Вб и их связь с электронными параметрами

1.4. Исследование диэлектрических свойств соединений А‘1Вб

1.5 Кооперативные явления, вызванные нецентральными примесями в РЬ1-хОехТе

1.6 Проявление спонтанной поляризации в сегнетоэлектриках-полупроводниках

Глава 2. Методика измерения электрических свойств

сегнетоэлектриков-полупроводников

2.1 Низкочастотные измерения комплексной диэлектрической

проницаемости
2.2. Функциональные возможности и принципы программирования
АсИатесй РСЬ-812РЭ
2. 3. Метод двух измерений для исследования диэлектрических свойств
полупроводников в автоматизированном режиме
2. 4 Установка для исследования полярной составляющей термо-ЭДС сегнетоэлектриков-полупроводников
Глава 3. Свойства РЬ1_хСехТе (Оа), связанные с проявлением сегнетоэлектрического фазового перехода
3.1 Особенности диэлектрических аномалий РЬхСеДе (Оа) в районе сегнетоэлектрического фазового перехода
3.2 Диэлектрические потери в сегнегоэлектрике-полупроводнике РЬЬхОехТе (Оа)
3.3 Проявление спонтанной поляризации в РЬо ,950ео,05Те
Литература

Приложение 1. Подмодуля ЦшИ
Приложение 2. Код модуля МиЮЬаЬ( модуль для работы с приборами)

Введение
Соединения А4В6, к которым относится РЬ]_хОехТе, представляют собой полупроводники с узкой запрещенной зоной (Ее ~ 0.2ч-0.4 еУ), в то же время они являются сегнетоэлектриками. Особенности физических свойств РЬ1_хОехТе вблизи сегнетоэлектрического фазового перехода были исследованы различными методами, включая измерения теплоемкости [1,10], электропроводности [2], диэлектрической проницаемости [3,4], комбинационного рассеяния [8]. Детальное изучение фазовых переходов в сегнетоэлектри-ках А4Вб показало, что хотя в ряде из них (8пТе, РЬ]-х8пхТе) фазовые переходы могут быть удовлетворительно описаны в рамках теории, предполагающей сильное электрон-фононное взаимодействие [5,6], однако, свойства РЬ,_хОехТе не укладываются в рамки этой модели. Для объяснения этих отличий в [112] было предположено, что положение атомов ве в узлах решетки РЬТе неустойчиво и атомы Ое, смещаясь из узлов, становятся нецентральными. Позднее в работе [7] при изучении тонкой структуры спектров рентгеновского поглощения (ЕХАБЗ) в области У-края поглощения йе и Ь-края РЬ на синхротронном излучении было установлено, что как ниже, так и выше Тс атомы Ое смещены из узлов в направлении <111>, а величина смещения составляет ~0.8А.
На то, что за возникновение фазового перехода в РЬ].хОехТе действительно ответственна нецентральность Ое, указывает целый ряд необычных свойств этого смешанного кристалла. Во-первых, в РЬ>1.хОехТе очень резко увеличивается температура фазового перехода при увеличении концентрации Ое, достигая значений Тс & 200 К при х = 0.1; во-вторых, температурная зависимость диэлектрической проницаемости отличается от закона Кюри — Вейс-са [4]. Кроме того, без привлечения концепции о нецентральности Ое нельзя объяснить и особенности электропроводности [2].
В литературе показано, что РЬ1_хОехТе относятся к кристаллам с нецентральными примесями, которые являются весьма перспективными объекта-

работе [147], в которой рассматривался кристалл с нецентральной примесью как система с псевдоспин-фононной связью, в которой диполи взаимодействуют через поле мягких оптических фононов. Полученная в этой работе зависимость оказалась Тс(х) ~ х,/2. Учет энгармонизма решетки, проведенный Б.Е Вугмейстером в работе [148], ослаблял концентрационную зависимость до х1/3, что было связано с «ужесточением» решетки при введении в нее примесей. Видно, что предсказания этого теоретического подхода заметно отличаются от эксперимента.
Почти одновременно попытка описать свойства РЬ]-хОехТе в рамках модели псевдоспин-фононной связи с учетом туннелирования была предпринята С. Катаяма и К. Муразе [4]. Для простоты авторы рассмотрели изинговский случай (ионы ве могут занимать одно из двух положений вдоль выделенного направления <111>). Расчетная кривая Тс(х) соответствовала наблюдаемой зависимости при учете изменения частоты ТО-фонона с температурой и составом. Чтобы получить экспериментально наблюдаемое значение критической концентрации хс, авторам пришлось ввести достаточно большую величину энергии туннелирования А (20 К), которая была на порядок выше, чемвКСРЫ.
В.И. Литвинов [146] предложил воспользоваться подходами, развитыми в теории протекания [151], для нахождения зависимости Тс(х) для нецентральной примеси, взаимодействие между которыми описывается короткодействующим потенциалом У(г) = У0ехр(-г/Кс)/г (см. формулу (1.5.4)). Было показано, что в виртуальных сегнетоэлектриках, в которых Яс ~ Т1 /2, зависимость Тс(х) имеет вид Тс(х) ~х2/3 и хорошо согласуется с экспериментальными данными для РЬ1-хОехТе и К].хЫхТаОз. Рассчитанное в [146] с учетом эффектов туннелирования нецентральной примеси значение хс = 0,001 оказалось меньше, чем в эксперименте (хс = 0,005), что, возможно, связано с тем, что в расчетах не учитывалась анизотропная часть потенциала взаимодействия диполей.
В заключение рассмотрим интерпретацию данных работы [153], в ко-