WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

2. Обсуждение результатов Твердые растворы внедрения -B с Mn и Si и соединения B с Mn и Si являются структурными аналогами.

Бор и его соединения — сильно дефектные материаОднако из анализа температурных зависимостей пролы. Это обусловливает высокую плотность состояний на водимости можно заключить, что в случае бора и его уровне Ферми и в хвостах плотности состояний (порядтвердых растворов перенос заряда осуществляется за ка 1019-1020 eV-1 · cm-3). В связи с этим электронные счет однофононных перескоков электронов из одного свойства этих соединений очень похожи на свойства состояния в другое, а в случсе боридов Mn и Si — аморфных материалов. В частности, температурная зави- в результате многофонононных прыжковых переходов симость проводимости кристалла -B в аррениусовских поляронов из состояния в состояние. Поляронный мекоординатах (lg 1/T ) по виду мало чем отличается ханизм переноса зарядов оказывается присущим всем от температурной зависимости проводимости аморфно- боридам металлов (от N = 50 до 1600).

го бора. В обоих случаях она имеет вид кривой с энер- Поляронная проводимость оказывается характерной гией активации, плавно меняющейся при изменении и для a-B. Возможность образования поляронов малого температуры. Аналогичный вид имеют температурные радиуса в некристаллических материалах рассматривазависимости проводимости всего ряда соединений B (от лась рядом авторов, в частности Эмином [17]. Было N = 50 до 1600). Как видно из этих данных, при показано, что вероятность образования таких поляронов представлении экспериментальных результатов в стан- в неупорядоченной системе существенно возрастает по дартных аррениусовских координатах трудно выявить, сравнению с кристаллическим состоянием. Если носиесть ли особенности, присущие механизмам переноса тель заряда остается в окрестности некоторого атомного Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. Прыжковый механизм переноса заряда в квазикристаллах бора и его соединений плотности состояний возникают в результате усреднения по всем возможным конфигурациям потенциальных ям. Параметр T0, определяющий экспоненциальный спад плотности состояний, характеризует эффективную глубину потенциальных ям. Для -B параметр -1Tневелик: 20–40 K. Это соответствует глубине ям в несколько meV. Чем совершеннее кристалл -B, тем меньше параметр -1T0.

Поляронные ямы могут иметь разную глубину. В одних случаях для перескока носителя достаточно 2-5 фононов, в других — порядка 10.

Для всех веществ, в которых не наблюдаются поляронные эффекты, параметр -1T0 как правило < 100 K.

Поляронные же ямы имеют значительно большую глу бину. В результате для материалов с поляронной проводимостью (FeB28, FeB29.5, MgAlB14) обратный закон Аррениуса начинает выполняться лишь при очень высоких температурах. По Мотту [1], при таких температурах Рис. 6. Температурные зависимости проводимости: 1 — вероятность перехода полярона из одного состояния MgAlB14 (600 K), 2 —FeB28 (300 K) [7].

в другое описывается экспонентой exp(-/kT).

По величине параметра -1T0 можно оценить глубину поляронных ям узла достаточно долго, так что успевает произойти Up = 2z /(mpa2). (5) смещение соседних атомов, то может образоваться потенциальная яма, которая захватит носитель. Результаты Здесь z — координационное число (z 6), mp — исследований для кристаллов -B и для аморфного бора эффективная масса полярона, a — расстояние между находятся в соответствии с этими выводами. В отличие локализованными состояниями (a = 10 ).

от кристаллического в аморфном боре проявляются Для MgAlB14 Up = 60 meV, для FeB28 Up = 30 meV поляронные свойства.

(с точностью до величины, 1). Эффективная масса Принципиально важно проанализировать поведение полярона, участвующего в переносе заряда, mp = 13me проводимости материалов с поляронной проводимостью для MgAlB14 (с точностью до величины ). Для FeBпри высоких T, когда можно ожидать переход от стеmp = 6me.

пенной зависимости к обратному закону Аррениуса.

Проведенный выше анализ экспериментальных данТакой результат можно было бы ожидать именно на ных по температурной зависимости проводимости для тугоплавких боридах. На рис. 6 приведена температурбольшого количества соединений бора показал, что ная зависимость проводимость FeB28 в области высоких эту зависимость нет необходимости описывать суммой температур. При T > 400 K она хорошо описывается нескольких экспонент, соответствующих разным мехаобратным законом Аррениуса (-1T0 = 300 K), т. е. при низмам переноса. В широком интервале температур проT >-1T0, как следовало ожидать, проводимость соотводимость подчиняется либо степенному, либо обратноветствует закону = 0 exp(T /-1T0). При меньших T му аррениусовскому закону. Это связано со структурзакон становится степенным. Более подробно поведение ными особенностями материалов, с глубиной простран (T ) для FeB29.5 (аналога FeB28) было исследовано ственного потенциального рельефа и с участием или в работах [7,18]. Обработка результатов показывает, что в области температур T < -1T0 температурная зави- неучастием поляронов в переносе заряда. В том случае, если перескоки осуществляются между мелкими потенсимость проводимости описывается степенным законом циальными ямами в результате однофононных перехос n 3.

дов электронов, проводимость описывается обратным На рис. 6 приведена также температурная зависимость проводимости для MgAlB14, измеренная в области высо- законом Аррениуса. Если в результате автолокализации потенциальные ямы становятся глубокими, определяюких температур. Как и для FeB28, проводимость в этом щими будут многофононные переходы поляронов из сослучае соответствует обратному закону Аррениуса при T > -1T0 (-1T0 600 K). Ниже -1T0 зависимость стояния в состояние. При этом наблюдается степенной (T ) отклоняется от обратного аррениусовского закона. закон для температурной зависимости проводимости.

Точно определить показатель степени n для этой области При повышении температур (выше -1T0) для таких температур трудно из-за небольшого числа эксперимен- материалов вероятность перескоков между глубокими тальных точек. ямами приобретает тот же вид, что и для однофононного Беспорядок в неупорядоченных материалах приводит процесса. При этом наблюдается переход от степенного к сильным флуктуациям потенциалов краев зон. Хвосты закона для проводимости к обратному аррениусовскому.

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 810 О.А. Гудаев, В.К. Малиновский Таким образом, температурная зависимость проводимости позволяет определить степень неупорядоченности материала, роль поляронных эффектов в переносе заряда, глубину поляронных ям, эффективную массу поляронов. Оказывается возможным с единых позиций объяснить универсальное поведение температурной зависимости проводимости для большой группы материалов, ее степенной или обратный аррениусовский вклад и переход от одного закона к другому при T -1T0.

Список литературы [1] Н. Мотт, Э Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах. Мир, М. (1983). Т. 1, 2.

[2] О.А. Гудаев, В.К. Малиновский. ФТТ 37, 1, 79 (1995).

[3] О.А. Гудаев, В.К. Малиновский. ФТТ 34, 2, 548 (1992).

[4] О.А. Гудаев, В.К. Малиновский. ФХС 26, 4, 522 (2000).

[5] D. Emin, G. Samara, L. Azevedo. J. Less-Comm. Met. 117, 415 (1986).

[6] C. Wood, D. Emin. Phys. Rev. B29, 8, 4582 (1984).

[7] O.A. Golikova. Phys. Stat. Sol. (a) 101, 277 (1987).

[8] О.А. Голикова. УФН 158, 4, 581 (1989).

[9] D. Emin. Phys. Today January, 55 (1987).

[10] О.А. Голикова. ФТТ 29, 9, 2869 (1987).

[11] О.А. Голикова, Н. Аманджанов, А.А. Таджиев. Изв.

АН УзССР. Сер. физ.-мат. наук 1, 85 (1989).

[12] О.А. Голикова, С. Саматов. Бор и его полупроводниковые соединения. Фан, Ташкент (1988). 40 с.

[13] J.M. Dusseau, T.P. Lepetre, J.L. Robert, B. Pistoulet. J. LessComm. Met. 47, 135 (1976).

[14] О.А. Голикова. ФТП 26, 9, 1604 (1992).

[15] О.А. Голикова. ФТП 34, 3, 369 (2000).

[16] Ч. Киттель. Введение в физику твердого тела. Наука, М.

(1978).

[17] Аморфные полупроводники / Под ред. М. Бродски. Мир, М. (1982). 424 с.

[18] H. Werheit, K.De Groot, W. Malkemper. J. Less-Comm. Met.

82, 163 (1981).

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.