Развитие теории электронных состояний в антиферромагнитных полупроводниках

• Автор: Тимофеев, Борис Борисович
• Шифр специальности: 01.00.00
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 140 c. : ил

ОГЛАШЕНИЕ

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В МАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

1.1. Зонные электроны и магнитные поляроны в магнитных полупроводниках

1.2. Автолокализованные состояния в магнитных полупроводниках

1.3. Гетерогенные состояния в вырожденных магнитных полупроводниках

ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЯРОНОВ В АНТИФЕРРОМАГНИТНЫХ ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

2.1. Гамильтониан электрона в антиферромагнитном полупроводнике

2.2. Функция Грина электрона . .

2.3. Обсуждение результатов

ГЛАВА 3. СОСТОЯНИЯ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В АНТИФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ СООТНОШЕНИИ МЕЖДУ ШИРИНОЙ ЗОНЫ И СПИН-ЭЛЕКТРОННЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ
3.1. Приближение эффективного поля
3.2. Уравнения для электронной функции Грина
3.3. Антиферромагнитные поляроны в многодолинных полупрот-водниках
ГЛАВА 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР И КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗОННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В МНОГОДОЛИННЫХ АНТИФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
4.1. Эффективный гамильтониан и функция Грина электронов
в спин-волновом приближении « •
4.2. Перенормировка эффективной массы электронов
U - у I

4.3. Затухание электронов.и.подвижность невырожденного
. электронного газа
ГЛАВА 5. ДЛИННОПЕРИОДИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СТРУКТУРЫ В АНТИФЕРРОМАГНИТНЫХ МНОГОДОЛИННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
5.1. Энергетический спектр электронов и изменение энергии в кристалле.с.геликоидальным магнитным упорядочени-,
, ем
5.2. Полупроводники с положениями минимумов энергии электрона проводимости, близкими к границам.зоны
, , Бриллюэна антиферромагнетика
5.3. Магнитный порядок вблизи точки потери.устойчивости . антиферромагнетика
5.4. Геликоидальная структура в области применимости
. . приближения эффективных масс . . ,
5.5. Геликоидальная структура в полупроводниках с поверхностью Ферми, вблизи лифшицевской.особенности
. в спектре . , . ... , .
5.6. Другие типы магнитного порядка
5.7. Магнитные структуры.при больших.концентрациях
. . электронов
5.8. Обсуждение условий образования гетерогенного со с-, тояния»...«<«.«•«■«■
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

В последнее время магнитные полупроводники являютя объектом интенсивных экспериментальных исследований. Интерес к этим веществам вызван возможностью взаимного и гибкого управления электронной и магнитной системами кристаллов для решения разнообразных технических задач. Так-. изменения магнитного порядка в системе ( происходящие при изменении температуры или во внешнем магнитном поле) могут влиять на полупроводниковые свойства, в частности приводить к гигантскому магнетосопротивлению, сильным магнитооптическим эффектам, переходам металл-диэлектрик и промежуточной валентности. С другой стороны, изменяя концентрацию носителей тока (например легированием, освещением или электрическим полем), можно изменять.магнитное упорядочение в системе.
Оба аспекта взаимосвязи электронных и магнитных свойств связаны с наличием в магнитных полупроводниках обменного взаимодействия между электронами проводимости и магнитными моментами неполностью заполненных оболочек атомов. Именно магнитные полупроводники являются удобными объектами теоретических исследований этого взаимодействия в чистом виде ( в отличие от металлических магнитоупорядоченных веществ, где нельзя варьировать концентрацию носителей тока и выделить обусловленные электронами эффекты).
Обменное спин-электронное взаимодействие обычно не мало, и может существенно влиять на состояния носителей тока в магнитных полупроводниках. В частности, это взаимодействие приводит, помимо образования автолокализованных состояний в области сильно нарушенного магнитного порядка, к изменению характеристик зонного электрона - перенормировке эффективной массы, дна зоны и т.д.

Для нашей модельной зоны проводимости, определяемой из (3,6), разложения антиферромагнитного спектра Ед вблизи точек К.г*0 и в направлении вектора / определяются формулами
2§ 4 +
А2.

+ £г
£-6+ ,+б
Ц2-£*)г+*
(3.8)
££$+& + - 116±ЗП
^зГ '^ + < I « р
. _ 9(6 + 9
г" згц9-б) '
Как видно из формулы (3.8), если 0*4 и £ не очень велико ( £7 )> т0 положение минимума зоны остаётся в точке
К•= 0 г тем не менее эффективная масса все же заметно возрастает. Компонента тензора эффективных масс, параллельная вектору Л , аномально велика если величина <1 близка к ^ или 4 При сС~* Л/ и Л->4эффективная масса стремится к бесконечности и спектр становится существенно непараболическим.
Положения дна зоны для различных значений параметров нашей ферромагнитной зонной модели, определяемой формулой (3,б), даны на рис. 3.2. С увеличением <£ обнаруживается сильный красный сдвиг энергии дна зоны проводимости. Этот сдвиг квадратичен ПО /и$>при И линеен ПоД<$>прИ (/>4
Данные результаты получены для очень упрощенной модели электронной зоны. Поведение реальных зонных структур, которые всегда содержат много зон проводимости и часто имеют многодолинный характер, не совпадают численно с полученными выше результатами.
Но всегда в случае сильной связи с(>,4 изменения магнитного порядка приводят к существенным изменениям в зоне проводимости.