Электронный спектр и фазовые переходы в электронном и дырочном арсениде индия при высоком гидростатическом давлении до 9 ГПа

• Автор: Арсланов, Расул Качалаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 142 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

ГАВА I. ЭЛЕКТРОННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В АРСЕНИДЕ ИНДИЯ

(обзор литературных данных)

1.1. Кристаллическая структура полупроводниковых

“ А П1о V п

соединении А В

1.2. Зонная структура іпАб под давлением

1.3. Влияние давления и температуры на теплопроводность твердых тел

1.4. Влияние давления на структуру полиморфного превращения в твердом теле

1.5. Постановка задачи

ГЛАВА II. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Обзор методов создания гидростатического давления
2.2. Аппарат высокого давления типа «тороид»
2.3. Создание гидростатического давления до 9 ГПа с помощью аппарата «тороид»
2.4. Экспериментальная установка и методика измерения теплопроводности под давлением
2.5. Экспериментальная установка и методика измерения удельного электросопротивления, коэффициента Холла и магнитосопротивления при высоком гидростатическом давлении до 9 ГПа
2.6. Образцы п-1пАз, р-1пАэ и р-1пАз<Мп> для исследований под давлением
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ДО 9 ГПа НА ЭЛЕКТРОННЫЙ СПЕКТР И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ЭЛЕКТРОННОМ АРСЕНИДЕ ИНДИЯ
3.1. Влияние высокого гидростатического давления на электронный
спектр п-1пАэ

3.2 Влияние гидростатического давления на теплопроводность и электропроводность п-ЫАэ
3.3. Влияние высокого гидростатического давления до 9 ГПа на фазовые
переходы в пЛпАэ
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ДО 9 ГПа НА ЭЛЕКТРОННЫЙ СПЕКТР И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ДЫРОЧНОМ АРСЕНИДЕ ИНДИЯ
4.1. Влияние гидростатического давления на эффект Холла и удельное
сопротивление в рЛпАэ и р-1пАэ<Мп>
4.2. Влияние гидростатического давления на магнитосопротивление вр-ЫАь и р-1пАя<Мп>
4.3. Фазовые переходы в дырочном арсениде индия при высоком гидростатическом давлении до 9 ГПа
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Полупроводниковые соединения типа АШВ к которым относится арсенид индия, представляют собой обширный класс веществ, свойства которых вызывают большой интерес и в настоящее время активно изучаются многими исследователями. Интерес в значительной степени обусловлен широким практическим применением этих материалов в технике (датчики давления, датчики Холла, детекторы инфракрасного излучения и др.). Все практические применения соединений АШВУ основаны на их электронных свойствах, поэтому исследования, направленные на изучение электронного энергетического спектра этих соединений и способов воздействия на него, весьма актуальны. Основные особенности электронного спектра соединений А11^ в настоящее время хорошо изучены. Однако недостаточно ясным остается вопрос о существовании в электронном спектре арсенида индия квазилокальных уровней дефектов, которые при определенных условиях могут повлиять на электрические свойства. Существуют определенные противоречия между экспериментальными данными и теорией. В связи с чем, необходимы новые экспериментальные данные, которые можно получить путем воздействия на электронный спектр, например, с помощью высокого давления.
Одной из актуальных задач в физике конденсированного состояния является изучение структурных фазовых переходов первого рода. Оказывается, что эту задачу нельзя рассматривать изолированно от проблем, связанных со строением электронного энергетического спектра, так как из-за сильного электрон-фононного взаимодействия электронная система оказывает заметное влияние на устойчивость кристаллической решетки. Воздействие давления (спектроскопия давлением) дает возможность расшифровать зонную структуру твердых тел, получать новую информацию о фазовых переходах, устанавливать области устойчивости фаз, получать метастабильные фазы и выяснить роль структурных дефектов. Изучение фазовых переходов под дав-

гидростатического давления Р>3 ГПа. Наиболее очевидный путь к этому -усовершенствование аппаратов типа поршень-цилиндр. Усовершенствование заключается в том, что поршень и цилиндр делаются из твердого сплава, па основе карбида вольфрама, усиливается боковая и торцевая поддержка цилиндра и поршня. В результате аппарат имеет значительные размеры и вес, становясь весьма сложным в изготовлении и использовании. Одна из подобных конструкций аппарата, в котором достигается давление Р~5 ГПа, была разработана Джайараманом и его коллегами [98]. Образец в этом случае размещается в тефлоновой ячейке, заполненной смесью пентана и изоамилового спирта (гидростатика до 4,8 ГПа), а ячейка, в свою очередь, находится в канале цилиндра и подвергается воздействию давления. Основные недостатки, которые присущи такого рода устройствам.
Во-первых, давление Р~5 ГПа близко к предельному для аппарата поршень-цилиндр и не может быть существенно увеличено за счет конструктивных изменений. Сборка обеспечивает не более 4-6 электровводов из области высокого давления.
Второй путь создания гидростатического давления Р>3 ГПа - это использование квазигидростатических аппаратов, в которых ампула с жидкостью размещается в отверстии внутри сжимаемого пирофиллитового блока. В этом случае твердая среда - пирофиллит давит на стенки ампулы и передает давление на жидкость.
В первых экспериментах, проведенных с использованием тетраэдрического аппарата [99], применялись достаточно вязкие силиконовые жидкости, которые затвердевают при комнатной температуре уже при Р>1.5 ГПа. Давление не превышало 4 ГПа. Ампула представляет собой металлическую трубку, закрытую с обоих концов тефлоновыми пробками. Стенки ампулы служат нагревателями, электровводы от термопар выходят через тефлоновые пробки. В работе Норриса [100] ампула нержавеющей стали, также размещалась внутри тетраэдрического аппарата.