Экситонные состояния в MnSe 1-xte X Текст научной статьи по специальности «Физика»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 537.311.3

С. С. Аплеснин, О. Н. Бандурина, О. Б. Романова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

А. Я. Корец

Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

К. И. Янушкевич

Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению,

Республика Беларусь, Минск

ЭКСИТОННЫЕ СОСТОЯНИЯ В Мп8е1-хТех

Для анион-замещенных халькогенидов Мп8в1-ХТвХ проведены измерения поглощения света в области значений энергии 1000 см-1 -10 000 см-1. Найдены дополнительные линии поглощения вблизи зоны проводимости, которые описываются в модели экситонов с энергией связи экситона Еь= 0,42 в¥.

Изменение электронной структуры при анионном замещении можно исследовать с помощью оптических методов. Свет может поглощаться носителями заряда в процессе межзонных переходов, свободными носителями зарядов в пределах одной энергетической зоны, колебаниями кристаллической решетки. Мы исследуем поглощение света в области значений энергии 1000 см-1-10 000 см1. Интенсивности поглощения для твердого раствора Мп8е1-хТех при комнатной температуре изображены на рисунке.

Спектр собственного поглощения со стороны низ -ких энергий дает информацию о ширине запрещенной зоны и о структуре валентной зоны и зоны проводимости вблизи их экстремумов. Максимум поглощения с энергией Ию = 9700 ст-1 соответствует ширине запрещенной зоны. Вблизи дна зоны проводимости наблюдаются дополнительные максимумы поглощения с Ию1 = 6300 ст-1 и с Ию2 = 8700 ст-1, расположенные по энергии ниже дна зоны проводимости на величину ДБ! = 3400 ст-1 и ДБ2 = 1000 ст-1. Возможно, эти линии соответствуют связанным состояниям электрона и дырки, которые образуют водородоподобный спектр экситонов.

Энергии линии спектра описываются формулой Еп = 1,2-0,42/п2 еУ с энергией связи экситона Еь = 0,42 еУ.

Радиус экситона оценим по формуле Яп = п2етав /д,

где т - масса свободного электрона, ав - Боровский радиус атома водорода, е - высокочастотная диэлектрическая проницаемость для экситона малого радиуса (е = 8 для Мп8е [1]), д - приведенная масса электрона и дырки.

При значении д = 0,5т радиус экситона Я.! = 0,8 нм = = 1,4 А. Экситоны малого радиуса перемещаются по системе Мп-Те и при разных эффективных массах электрона и дырки делают вклад в проводимость.

В результате проведенных исследований определены ширина запрещенной зоны для твердого раствора Мп8е1-хТех с концентрацией х = 0,4 и дополнительные линии поглощения вблизи зоны проводимости, которые объясняются моделью экситонов с энергией связи экситона Еь = 0,42 еУ.

-1 0 2 -2 0.1

ГI I

1 V

2000 4000 6СС0 5000 10000 12000

49 , СИП

Зависимость интенсивности поглощения для твердых растворов Мп8е1-хТех с х = 0,2 (1), 0,4 (2) от частоты при Т = 300 К

Библиографическая ссылка

1. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела.

М. : Наука, 1978.

Решетневскце чтения

S. S. Aplesnin, O. N. Bandurina, O. B. Romanova Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

A. Y. Korets Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

K. I. Yanushkevich

State Scientific Production Association «Material Science Center of the National Academy of Sciences of Belarus»,

Belarus, Minsk

EXCITON STATES IN MnSel-xTex

The authors present the results of anion-substituted MnSel-ХТеХ chalcogenides measured absorption lines for the energies hm = 1000 cm-1-12 000 cm-1. The additional absorption lines found in the MnSel-xTex solid solution with х = 0.4 near the conductivity band. The lines are described within the model of the excitons with the exciton binding energy Eb = 0.42 eV.

© Аплеснин С. С., Бандурина О. Н., Романова О. Б., Корец А. Я., Янушкевич К. И., 2011

УДК 669.713.7

С. С. Аплеснин, М. Н. Ситников, Л. В. Удод Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

А. И. Галяс

Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению, Минск, Беларусь

Nguyen Anh Tuan

Faculty of Physics, Hanoi University of Science, Thanh Xuan, Hanoi, Vietnam

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОБАЛЬТИТА ВИСМУТА С ЗАРЯДОВЫМ УПОРЯДОЧЕНИЕМ*

Измерены зависимости электросопротивления в кобальтите висмута в интервале температур 80 К < T < 800 K. Установлено необратимое поведение электрического сопротивления ниже Т< 950 K и уменьшение энергии активации на 0,5 эВ. Проведены измерения термоЭДС в области температур 100 К < T < 1000 K. Обнаружен кроссовер температурного поведения термоЭДС с полупроводникового типа на металлический. Электрические свойства объясняются в модели с зарядовым упорядочением и электрон-фононным взаимодействием.

Соединения со смешенной валентностью проявляют необычные магнитные и электрические свойства. К ним относятся манганиты Ьа1-хАхМп03 (А = Sr, Са, Ва), в которых наблюдается орбитальное, спиновое и зарядовое упорядочение. Хорошо исследованы окислы железа Fe304 с зарядовым упорядочением в магнитоупорядоченной области. Чтобы избавиться от сопутствующих взаимодействий и рассмотреть зарядовое упорядочение как переход к электронной системе, рассмотрим электроны в s-состояниях. К таким соединениям можно отнести Bi24(CoBi)04o, в котором существуют ионы висмута с заполненной 6s2 и пустой 6s оболочкой. Разрушение зарядового упорядочения может привести к электронно-структурному переходу и температурным аномалиям кинетических свойств.

Цель данной работы заключается в исследовании механизмов электросопротивления в полупроводнике В^4(СоВ^О40, содержащим ионы висмута в кристаллических неэквивалентных состояниях.

Кобальтит висмута был получен методом твердофазной реакции. Рентгеноструктурный анализ показал, что синтезированное вещество имеет химическую формулу В^4(СоВ^О40, кубическую симметрию с пространственной группой 123 и параметром решетки а = 10,1917(1) А. Элементарная ячейка содержит одну формульную единицу.

Измерение электросопротивления было проведено двух и четырехконтактным методами для двух образцов В^4(СоВ^О40 и Со304 как при нагревании образцов, так и при охлаждении (рис. 1). Для соединения В^4(СоВ^040 сопротивление хорошо описывается экспоненциальной зависимостью в интервале 190 К < Т < 760 К с энергией активации АБ = 0,23 еУ. При дальнейшем нагревании р(Т) резко уменьшается и при Т = 950 К наблюдается скачок с необратимым ходом поведения электросопротивления при охлаждении с меньшей энергией активации АБ = 0,18 еУ.

*Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 09-02-00554-a, 09-02-92001-HHC-a, № 11-02-98018 и АФЦП N 2.1.1/401.