Кинетические эффекты в кристаллах HgTe1-x S x , Ga2 Te3 и In2 Te3 при высоком давлении до 20 ГПа

• Автор: Гудина, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 137 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л Кинетические эффекты

1.2 Влияние давления на физические свойства

полупроводников

1.3 Кристаллическая структура и физические свойства халькогенидов ртути

1.3.1 Общие сведения

1.3.2 Изменение структуры халькогенидов ртути под действием давления

1.3.3 Электрические свойства фаз высокого давления халькогенидов ртути

1.3.4 Электрические свойства фаз высокого давления твердых растворов на основе халькогенидов ртути
1.4 Физические свойства соединений А1112В1У
1.4.1 Общие сведения
1.4.2 Свойства фаз высокого давления
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Камеры высокого давления
2.1.1 Камеры высокого давления типа поршень-цилиндр
2.1.2 Камеры с наковальнями
2.1.3 Камеры для оптических исследований
2.2 Измерение гальваномагнитных эффектов в полупроводниках под давлением
2.3 Измерение термоэлектрических эффектов в полупроводниках под давлением
2.3.1 Обзор методов измерения термоэлектрических эффектов под давлением
2.3.2 Особенности измерения т.э.д.с. при давлениях до 30 ГПа
2.3.3 Другие детали эксперимента

2.4 Оптические измерения при высоком давлении
2.4.1 Измерение давления по люминесценции рубина
2.4.2 Синхротронные исследования и измерение спектров
комбинационного рассеяния под давлением
2.5 Приготовление и аттестация образцов
ГЛАВА 3 КИНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ Н§Те,.х8х (0.04 < л: < 0.6), Са2Те3 и 1п2Те3 ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ ДО 20 ГПа
3.1 Электрические свойства кристаллов Н§Те1.х8х при высоком давлении
3.2 Спектры комбинационного рассеяния света кристаллов ЩТе^хБх при атмосферном и высоком давлении
3.3 Синхротронное исследование структурного превращения под действием давления в соединении НёТе0.780.з
3.4 Электрические свойства фаз высокого давления теллуридов галлия
Оа2Те3 и индия ог-1п2Те
ГЛАВА 4 ОБСУЖДЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУР СОЕДИНЕНИЙ НвТе,.х8х, Оа2Те3 и 1п2Те3 ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДАВЛЕНИЯ
4.1 Свойства исходной фазы кристаллов ^Те|.х8х под действием давления до ~ 1 ГПа
4.2 Обсуждение результатов измерения К(Р) и 5Р) в кристаллах ^Те^Бх при высоком давлении до 20 ГПа
4.3 Модель изменения электронной и кристаллической структур соединения ЩТе1.х8х под действием давления
4.4 Применение “р-модели“ для описания фазовых переходов в соединениях Оа2Те3 и 1п2Те3 под действием давления
4.5 Другие применения “р-модели“
ГЛАВА 5 РАСЧЕТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ГЕТЕРОФАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПЫТЫВАЮЩИХ ПЕРЕХОД ПОЛУПРОВОДНИК - МЕТАЛЛ, ВБЛИЗИ ДАВЛЕНИЯ
ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
С давних пор физика выполняет две основные задачи: первая, фундаментальная, заключается в понимании природных закономерностей, а вторая, прикладная, связана с поиском путей применения открытых законов и свойств. Эти две задачи тесно взаимосвязаны и инициируют развитие друг друга.
Давление, наряду с температурой, является основным термодинамическим параметром, определяющим свойства вещества. Первые исследователи полупроводников под давлением Пол и Дрикамер [1] ввели термин спектроскопия давлением, которым подчеркивали важность воздействия давлением как мощного и универсального инструмента для изучения электронных свойств вещества. Спектроскопия давлением дает возможность расшифровать зонную структуру твердых тел, получать важную информацию о фазовых переходах, установить области устойчивости фаз, получать метастабильные фазы, выяснить роль структурных дефектов и, наконец, направленно влиять на свойства материалов, используемых в новой технике.
В последние десятилетия в связи с развитием электроники полупроводники заняли важное место в физике твердого тела. Пригодность полупроводниковых веществ для технических целей определяется главным образом свойствами носителей тока, наиболее распространенным методом изучения которых является исследование кинетических эффектов. Измерение гальваномагнитных и термоэлектрических явлений позволяет определить такие параметры носителей заряда как их знак, концентрацию, подвижность, параметр рассеяния, количество зон проводимости, характеризующее данный кристалл.
Современные представления о твердом теле не отделимы от понятия зонной структуры, которое лежит в основе объяснения всех физических свойств. Параметры, описывающие зонную структуру, находятся в тесной

дефектными соединениями А1П2В1Уз [8, 9], а также между самими
халькогенидами ртути [64, 70, 71, 75-78, 90-94]. Введение атома какого-либо элемента в кристалл полупроводника (растворение) может привести к появлению примесных состояний и легированию. В отличие от этого в твердых растворах замещения процесс растворения приводит не к появлению примесных состояний, а к закономерному изменению физических свойств материала, в том числе параметров энергетической зонной структуры. В изовалентных твердых растворах эффекты легирования при растворении не должны проявляться. Экспериментальные исследования показали, что свойства полупроводниковых твердых растворов близки к свойствам соединений, их образующих [4].
На примере твердых растворов Н§Те - СсПГе было показано, что замещение в катионной подрешетке увеличивает давление перехода в структуру киновари, увеличивая стабильность решетки [84]. В противоположность этому замещение в анионной подрешетке существенно снижает давление этого перехода [70, 93]. Этот структурный переход сопровождается переходом в полупроводниковую фазу [75-77, 79, 80]. При дальнейшем росте Р твердые растворы на основе халькогенидов ртути металлизируются, причем при давлениях больших, чем исходные соединения [79, 80]. Смешивание соединений СёТе и ZnTe также подтвердило тезис о закономерном изменении свойств твердых растворов в соответствие со свойствами соединений их образующих [95-97].
Скачки 5 и р (рис. 1.8а) [75, 76, 78, 94], наблюдаемые на образцах ЩЗе^хБх при переходе полуметалл (исходное состояние) - полупроводник (в фазе В9), отвечают образованию запрещенной щели, ее величина составляет ~ 0.7 и ~2 эВ у ЩБе и соответственно. С увеличением содержания серы величины Б н р в фазе сс-^8 возрастают из-за раскрытия запрещенной щели (рис. 1.8а). Фазы со структурой В9 при дальнейшем увеличении давления металлизируются из-за уменьшения запрещенной щели (рис. 1.8Ь). При Р~20 ГПа сопротивление и т.э.д.с. достигали значений исходной полуметаллической фазы.