Суперпарамагнетизм и сверхпроводимость в системе 3d-центров

• Автор: Попов, Борис Петрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 286 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Электронная структура Зс)-примесей в соединениях
типа А3В5
1.1 Введение
1.2. Электронная структура Зб-центров
1.2.1. Зонный метод
1.2.2. Локальный метод
1.2.3. Квазилокальный метод кристаллического поля
1.2.4. Обсуждение экспериментальных результатов
1.3. Экспериментальные методы исследования
1.3.1. Электронный парамагнитный резонанс
1.3.2. Ядерный магнитный резонанс
1.3.3. Микроволновое поглощение
1.3.4. Измерение динамической магнитной восприимчивости
Выводы
Глава 2. Экспериментальные исследования состояний железа
в соединениях А3В5
2.1. Введение
2.2. Исследование одиночных центров железа
2.3. Исследование обменно-связанных пар железа
2.4. Исследование суперпарамагнитных областей
2.5. Исследование примесного магнетизма
Выводы
Глава 3. Сверхпроводимость в модели локализованных центров с
отрицательной эффективной корреляционной энергией
3.1. Введение
3.2 Центры с отрицательной корреляционной энергией
(11-минус центры)
3.3. Аномально высокая проводимость низкокоординированных
полупроводников и полимеров
3.4. Описание перехода в сверхпроводящее состояние
в теории Бардина-Купера-Шриффера (БКШ)

3.5 Описание перехода в сверхпроводящее состояние в системах, образованных - U-минус центрами
3.6 Фазовая диаграмма ВТСП
Выводы
Глава 4. Высокотемпературная сверхпроводимость в металлооксидах
4.1. Введение
4.2 Высокотемпературная сверхпроводимость монокристаллов
УВагСизОб+б
4.3. Псевдощель в оптимально допированных металлооксидах
4.4. Высокотемпературная сверхпроводимость в системе
ХСП- YBaCuO
Выводы
Глава 5. Высокотемпературная сверхпроводимость и магнетизм в
медь-углеродных системах
5.1 Введение
5.2. Высокотемпературная сверхпроводимость в системе фуллерен-медь
5.3. Магнитный фазовый переход в структурах ультрадисперсного алмаза с медью
5.4. Исследование состояний меди интеркалированной в
аморфный углерод (а -С: И)
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Изучение магнетизма и сверхпроводимости представляет собой интенсивно развивающуюся область физики полупроводников. Особый интерес представляет изучение кооперативных явлений в системах, образованных глубокими ЗсЗ-центрами. Их взаимодействие между собой, а также с дефектами и атомами основной решетки во многом определяет физические процессы, протекающие в полупроводниках [1,2,4,5,]. По отношению к наиболее актуальным материалам твердотельной электроники Зс1-центры выступают в виде примесей или собственных дефектов. Важную роль Зс1-центры играют в качестве основы магнитных полупроводников [3,17,24,34,37,47,62] и наиболее высокотемпературных сверхпроводников [5,8,11,48,107,112,161].
Электронная структура и спектр энергетических уровней мелких примесей достаточно исследован и хорошо описывается моделью Копа-Латтинджера [17,28]. В ней примесные состояния строятся в рамках теории возмущения зонных состояний кристалла и часто определяются простой водородоподобной моделью в приближении эффективной массы из состояний одной из зон кристалла. Меньший успех до сих пор достигнут в количественном описании глубоких центров, к которым относятся примесные Зб-центры. Известно, что с такими центрами связаны локальные и квазилокальные состояния с энергетическими уровнями, положение которых сильно колеблется в зависимости от сорта примеси, а сами центры могут иметь множество зарядовых состояний, принимая или отдавая до двух-трех электронов. Присутствие глубоких центров в полупроводниковых материалах может приводить к компенсации полупроводника, значительно влиять на подвижность основных носителей заряда, приводить к возникновению метастабильных состояний, определять магнитные свойства полупроводника. Благодаря этим качествам, которые позволяют в широких пределах управлять свойствам полупроводника, материалы, специально легированные

уровень примеси Е(] попадает внутрь зонных состоянии кристалла, приводит к резонансному рассеянию блоховских волн на примесном потенциале. При этом волновая функция примесного центра описывается выражением:
У,(г) = А.[ фи(г)+£< с1|и’|кт>ф Кт /(Е,~Ект) ] Аа /1.8
здесь фад- волновая функция электрона на й-оболочке атома примеси, фгт(г)-блоховская функция гп-зоны, и’-преобразованный потенциал примеси[23], Ект -энергетический спектр кристалла, Е; -энергия глубокого уровня :
ЕгЕа+ 2 <б|и'|к™> (Е,-Ект) = ЕЛ+М(Е,) /1.9
В отличие от металлов, где гибридизационное взаимодействие вызывает уширение й-уровня, а с учетом корреляции и образование локализованного магнитного момента, в соединениях А3В5 это взаимодействие приводит к тому, что некоторые из й-электронных состояний "выталкиваются" в запрещенную зону кристалла за счет слагаемого М(Е0, образуя глубокие уровни. По сути дела теория [19,24] создавалась, исходя из основанного на анализе экспериментальных свойств примесных Зй-ионов предположения, что глубокие уровни, создаваемые примесями переходных элементов, представляют собой просто перенормированные атомные уровни й-оболочки. И в отличие от других дефектов, которые также образуют локальные уровни, отщепляя их от краев разрешенных зон, Зй-примеси привносят в кристалл свои собственные уровни.
Основному состоянию Ме3+ примеси замещения в кристалле А3В5 ставится в соответствие конфигурация й° модельной оболочки, состоянию Ме2+ - заполненный уровень Е.ьСй1); двухзарядному состоянию Ме+ - уровень Ег-(й2) или Е2-(й'В) в зависимости от величины параметра V. Символом В здесь условно обозначена суперпозиция зонных состояний. Уровню Егфй'В) отвечает возможность образования заряженного центра за счет перераспределения электронной плотности в зоне разрешенных энергий наряду с изменением валентности йп+ Вклад конфигурации йпВ