Электронная структура монохалькогенидов тулия

• Автор: Нижникова, Галина Павловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 167 c. : ил

ГЛАВА I. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. Одноэлектронный метод расчета энергетического спектра электронов

1.2. Проблема расчета мультиплетной структуры в соединениях редкоземельных элементов. Выход за

рамки одноэлектронного приближения

1.3. Интенсивности мультиплетных переходов в различных спектральных характеристиках

ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОННАЯ ЗОННАЯ СТРУКТУРА МОНОХАЛЬКОГЕНИДОВ

ТУЛИЯ

2.1. Энергетический спектр электронов моносульфида

тулия

2.2. Энергетический спектр электронов в TmSe

2.3. Электронная зонная структура монотеллурида тулия

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНОХАЛЬКОГЕНИДОВ ТУЛИЯ
3.1. Валентность тулия в ТтХ
3.2. Электрон-фононное взаимодействие
3.3. Спектральные характеристики монохалькогенидов
тулия
3.3.1. Оптические свойства монокристаллов ТтХ
3.3.2. Электронные спектры ТтХ
3.3.3. Рентгеновские спектры эмиссии и поглощения монохалькогенидов тулия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Диссертация посвящена теоретическому изучению электронной структуры и физических свойств монохалькогенидов тулия.
АШММГССТЬ ШШ- Система соединений ТтХ (Х-З^еДе) интенсивно исследуется экспериментально и теоретически,поскольку монохалькогениды тулия представляют собой уникальную группу соединений, сочетающих разнообразные свойства соединений редко« земельных элементов [I - 4] • В системе ТтХ реализуется переход от металлического ( Тт 5 ) к полупроводниковому поведению (ТтТе). ТтБе » также как и 5тВ6 » обнаруживает промежуточную валентность уже при нормальных условиях, с существованием которой связан ряд аномальных физических свойств этого соединения. В отличие от других соединений с промежуточной валентностью в Тт Зе тулий является магнитным в обеих электронных конфигурациях, и моноселенид тулия представляет собой единственную известную систему с промежуточной валентностью, антиферромаг-нитно упорядочивающуюся, при низкой температуре. Кроме этого ТтХ образуют между собой твердые растворы, что открывает широкие возможности для получения материалов с заданными свойствами.
Несмотря на то, что только знание реальной электронной энергетической структуры позволяет получить достоверные сведения об энергетическом положении 4^ состояний и их взаимодействии с делокалиэованными состояниями валентной зоны и зоны проводимости, теоретическое исследование энергетического спектра электронов в ТтХ до сих пор проведено не было. Все существующие энергетические схемы монохалькогенидов тулия [б - э] , основанные на экспериментальных данных, не могут объяснить с единых позиций физические свойства ТтХ . Сложная мультиплетная структура возбужденных 4-Г состояний тулия не позволяет вняснить вклад делокализованных зонных состояний в структуру экспериментальных спектральных характеристик. Кроме того, интерпретация всех спектральных данных в монохалькогенидах тулия [б - 15] проводится только на основе мультиплетной структуры возбужденных 4^ состояний атома тулия, параметры для расчета которой выбираются из эксперимента. В связи с этим возникает проблема разделения вкладов делокализованных зонных и локализованных 4^ состояний в спектральные характеристики ТтХ » проблема соотношения между двумя стандартными подходами для изучения электронов в твердом теле [2] - одноэлектронном описании (зонная схема) и описании на языке локализованных состояний при сильных межэлектронных корреляциях, - которые в современной физике твердого тела развивались, по сути дела, параллельно.
Цвднд даввай да&да двдаадеаг
1. Разработка метода и комплекса программ для расчета в рамках единого подхода электронной структуры соединений редкоземельных элементов, энергетический спектр которых наряду с зонными состояниями содержит сильно локализованную атомноподобную 4 ^ полосу.
2. Теоретический расчет из первых принципов реальной электронной структуры монохалькогенидов тулия.
3. Теоретическое исследование некоторых специфических физических (в основном спектральных) свойств монохалькогенидов тулия, связанных с взаимодействием делокализованных зонных и локализованных 41 состояний электронов в монокристаллах Тт5 . ТтБе , ТгоТе
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.
Первая Глава IIосвящена методам расчета электронной энер-

Таблица І
Основные параметры, зонного расчета
* а0 * Т5мт ! 81=0 1 ! (А) Кат.ел.)^.)! №л.) (Рид.)! (Рид.) |(Рид.)
Тт 2,655 0,7 -0,7 0,5 0,55 0,7
5,42 >
3 2,466 -0,5 0,25 0,6 0,7 0,7
ала. Самогласованная в СРП зонная структура ТтЗ представлена на рис. 4. Как видно из рисунка, энергетический спектр электронов моносульфида тулия качественно имеет такое же строение, как, например, зонная структура монохалькогенидов самария и европия [82, 87 - 89] . Валентная зона ТтБ СОСТОИТ из двух подзон -нижней 3 -типа, генетически связанной с 36 состояниями серы, и верхней р типа, происходящей из Зр состояний серы. Минимум зоны проводимости находится в точке X и ему соответствует с! подобное представление Х3. Сильно.локализованная полоса расположена в зоне проводимости. Уровень Ферми был определен по функции плотности состояний: 8Р = 0,4995 Рид. В таблице
приведены энергетические характеристики зонной структуры и парциальные вклады валентных электронов тулия и серы в заполненные зоны моносульфида тулия. Ширина р валентной зоны согласно данным нашего расчета составляет лишь 3,74 эВ, в то время как ширина р валентной зоны ТтЭ , ожидаемая по аналогии с другими монохалькогенидами редкоземельных соединений, равна 5,5 + I эВ [5, б] . Расщепление в кристаллическом поле 1^-0^ составляет 1,49 эВ. Проведенные в работе [б] оценки расщепления в кристаллическом поле дают значение 1,4 эВ для Тщ Б
/а)
Характеристические параметры СО связи в методе ЛШЕВ ,