CC BY
9
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
The electrical properties of non-doped and doped with lead impurities extruded samples of Bi0,85Sb0,15 solid solution Taghiyev M.
Электрические свойства нелегированных и легированных примесями свинца экструдированных образцов твердого раствора Bi0,85Sb0,15
Тагиев М. М.
Тагиев Маил Масим / Taghiyev Mail - доктор наук по физике, профессор, кафедра физики и химии,
Азербайджанский государственный экономический университет, г. Баку, Азербайджанская Республика
Аннотация: выяснено, что образцы, не прошедшие термообработку, малочувствительны к наличию примеси свинца и магнитному полю. С ростом концентрации Pb происходит смена знака а и Rxu проводимость изменяется от электронной к дырочной. Образцы, легированные Pb, менее чувствительны к термообработке. Полученные данные объясняются тем, что возникающие при экструзии в Bi0 85Sb015 деформационные структурные дефекты являются центрами рассеяния для электронов и исчезают после термообработки.
Abstract: it was found that the samples non-passed heat treatment insensitive to the presence of lead impurity and the magnetic field. With increasing Pb concentration sign change for а and Rx а и Rx occurs and conductivity varies from electronic to hole one. Samples doped with Pb are less sensitive to the heat treatment. The data obtained are due to the fact that deformation structural defects creating in Bi0.85Sb0.15 during extrusion are scattering centers for electrons and disappear after heat treatment.
Ключевые слова: твердый раствор, экструзия, электропроводность, термоэлектрические свойства. Keywords: solid solution, extrusion, electrical conductivity, thermoelectric properties.
Образцы твердых растворов системы Bi-Sb, полученные методом экструзии, обладают высокой механической прочностью, достаточно высокой и близкой к монокристаллическим образцам магнитотермоэлектрической добротностью, что делает этот материал перспективным для применения в производстве низкотемпературных электронных охладителей [1 - 5]. В [5] показано, что магнитотермоэлектрические свойства экструдированных образцов Bi0,85Sb0,15 очень чувствительны к послеэкструзионному отжигу.
Учитывая это, были исследованы магнитосопротивление, коэффициенты термо-э.д.с. (а), Холла (Rx) образцов в интервале температур 77-300 К при напряженностях магнитного поля до ~74х104А/к Электрические измерения проводили вдоль оси экструзии на постоянном токе обычным компенсационном методом.
Из рис. 1 - 3 следует, что в результате отжига удельное сопротивление и коэффициент Холла образцов при 77 К изменяются в несколько раз: в ~3 раза уменьшается р, а Rx растет в ~2 раза. При этом а почти не меняется. Влияние магнитного поля на параметры р, Rx, а в отожженных образцах значительно сильнее, чем в образцах, не прошедших отжиг. При 77 К коэффициент термо-э.д.с. образцов до отжига почти не зависит от напряженности магнитного поля, тогда как в отожженных образцах с ростом напряженности магнитного поля до ~32х104А/к а возрастает на ~ 40%. При высоких температурах изменения а с ростом Н для отожженных и неотожженных образцов почти одинаковы.
Рис. 1. Зависимости магнитосопротивления от напряженности магнитного поля при 77 (1, 3) и 300 К (2, экструдированных образцов до (1, 2) и после (3, 4) отжига
Рис. 2. Зависимости коэффициента термо-э.д.с. от напряженности магнитного поля (обозначения те же, что и на рис. 1)
Рис. 3. Зависимости коэффициента Холла от напряженности магнитного поля (обозначения те же, что и на рис. 1)
При экструзии за счет пластической деформации в образцах параллельно образованию текстуры образуются и структурные дефекты [1]. Эти дефекты являются центрами рассеяния для носителей заряда, что вызвано образованием электрически активных центров на дефектах. При термообработке происходит нормализация структуры, т.е. как бы залечивание структурных дефектов. Незначительное влияние отжига на а при существенном изменении р (в ~3 раза) показывает, что при термообработке главным образом меняется подвижность носителей заряда, т.е. уменьшается концентрация центров рассеяния. При этом рост Ях при 77К после термообработки, по-видимому, обусловлен изменением Холл фактора А, характеризующего механизма рассеяния.
В образцах, не прошедших термообработку, при 77 К в рассеянии электронов превалирует рассеяние на дефектах. Малое изменение а при термообработке (при залечивании дефектов) дает основание предполагать, что эти дефекты, в основном, не ионизированные. При термообработке происходит залечивание дефектов, что приводит к росту подвижности носителей тока и электропроводности. В пользу предлагаемого механизма свидетельствуют и данные зависимости электрических свойств экструдированных образцов от напряженности магнитного поля.
При воздействии на образец магнитного поля, перпендикулярного направлению движения электронов, носители заряда отклоняются под действием силы Лоренца. При этом носители, которые слабее рассеиваются и. следовательно, имеют большее время свободного пробега, в магнитном поле отклоняются больше, чем сильно рассевающиеся носители. При 77 К в неотожженных образцах преобладает рассеяние электронов и дырок на дефектах структуры, которому медленные электроны подвержены в большей степени. Поэтому магнитное поле в основном отклоняет носители с большей энергией и их вклад в ток уменьшается. Следовательно, уменьшается средняя энергия носителей тока. Однако, в виду того, что при 77 К общее количество носителей тока с большой энергией мало, влияние магнитного поля на среднюю энергию носителей и, следовательно, на коэффициент термо-э.д.с. незначительно. С увеличением температуры средняя энергия носителей заряда растет и начинает превалировать рассеяние на акустических колебаниях решетки. Вследствие этого при температуре 300 К преобладает рассеяние на акустических фононах, которому быстрые носители подвержены в большей мере, чем медленные. Поэтому при этих температурах при помещении кристалла в магнитное поле вклад в общий ток быстрых носителей увеличивается, т.е. растут средняя энергия носителей тока в образце В10,858Ъ0,15 и а.
Концентрация структурных дефектов в отожженных образцах мала. Поэтому в них даже при 77 К преобладает рассеяние на акустических фононах и в магнитном поле коэффициент термо -э.д.с. сильно возрастает.
Исследовано также влияние термообработки на электропроводность (а), коэффициенты термо-э.д.с. (а) и Холла (Ях) твердого раствора В10,858Ъ0,15 <РЪ> с различными концентрациями свинца в интервале температур от~77 до ~300 К и при напряженностях магнитного поля ~74х104А/к.
Экструдированные бруски сплава В10,858Ъ0,15 с акцепторными примесями получали по технологии, описанной в [6].
Полученные данные представлены в таблице. Видно, что характер зависимостей а, а, Ях от концентрации и напряженности магнитного поля для образцов до и после термообработки почти одинаков. Однако на характеристики образцов, прошедших термообработку, влияет присутствие РЪ и напряженность магнитного поля. При этом при 77 К наблюдаются следующие особенности.
Нелегированные образцы и образцы с концентрацией до 0,01 ат.% имеют электронный тип проводимости, образцы же с концентрацией РЪ 0,05 ат.% и выше обладают дырочным типом проводимости.
Во всех случаях при 77 К термообработка приводит к увеличению а в отсутствие магнитного поля и Ях, тогда как а нелегированных образцов и образцов с 0,001 ат.% РЪ (т.е.с электронной проводимостью), а также с 0,05 ат.% РЪ и выше (т.е. с дырочной проводимостью) после термообработки меняются несущественно.
С ростом концентрации РЪ до 0,01ат.% влияние термообработки а образцов сильно ослабляется, и при концентрации РЪ 0,01 и 0,05 ат.% термообработка почти не влияет на а. Однако а и Ях образцов с 0,01 ат.% РЪ после термообработки возрастают в ~2 раза; электронный тип проводимости при этом сохраняется.
Влияние магнитного поля на электропроводность образцов, имеющих п- и р-типы проводимости, различно. В случае образцов и-типа магнито-сопротивление в образцах после термообработки всегда в несколько раз (в ~3 раза) больше, чем в образцах, не прошедших термообработку. В образцах с р-типом проводимости магнитосопротивление почти не зависит от термообработки.
Нелегированные и легированные (0,001 ат.% РЪ) образцы во всем интервале напряженностей магнитного поля обладают р-типом проводимости, а образцы с 0,05 ат.% РЪ - дырочным типом проводимости. Образцы с концентрацией РЪ 0,005 и 0,01 ат.% с ростом напряженности магнитного поля меняют знак проводимости с электронного на дырочный. Инверсия знака проводимости в обоих
случаях в образцах, прошедших термообработку, происходит при напряженностях магнитного поля в 2,0 - 2,5 раза меньше, чем в образцах, не прошедших термообработку.
С ростом температуры влияние примеси РЬ и магнитного поля на электрические свойства чистого сплава В10,858Ь0,15 и легированных сплавов (до 0,01 ат.%РЬ) ослабляется. Выше температуры 130-140 К все легированные образцы обладает электронным типом проводимости. В образцах, имеющих при 77 К дырочный тип проводимости, до температуры, при которой происходит перемена знака проводимости с положительного на отрицательный, магнитосопротивление растет, а выше этой температуры падает, оставаясь при 300 К больше, чем при 77 К.
С добавлением свинца влияние термообработки на электропроводность ослабляется и в случае образца с концентрацией РЬ 0,01, 0,05 ат.% термообработка почти не влияет на ст. Это показывает, что деформационные дефекты в В10,858Ь0,15 рассеивают в основном электроны, а дырки на этих дефектах почти не рассеиваются.
Слабое магнитосопротивление, отличие значений напряженности магнитного поля (инверсия знака коэффициентов термо-э.д.с. и Холла) для образцов до и после термообработки также связаны с малой подвижностью электронов в образцах. С ростом температуры в проводимости решающую роль начинает играть электроны, и поэтому выше точки температурной инверсии а и Ях магнитосопротивления усиливаются.
Таким образом, выяснено, что образцы, не прошедшие термообработку, мало чувствительны к наличию примеси свинца и магнитному поля. С ростом концентрациий РЬ происходит смена знака а и Ях и проводимость изменяется от электронной к дырочной. Образцы, легированные РЬ, менее чувствительны к термообработке. Полученные данные объясняются тем, что возникающие при экструзии в В10,858Ь0,15 деформационные структурные дефекты являются центрами рассеяния для электронов и исчезают после термообработки.
Таблица 1. Электрические параметры экструдированных образцов твердого раствора
<РЪ> при 77 К
ст, ах106, Ях, ст, ах106, Ях,
РЬ, ат.% Ом"1см"1 В-К см3/Кл Ом"1см"1 В-К см3/Кл
Н= 0 Н=7,5х104 Ам Н=74х104А/м
Без термообработки
0 1754 -178 -9,44 618 -190 -12,5
0,001 1229 -176 -10,55 502 -159 -9,97
0,005 702 -72 -0,48 364 +24 +0,56
0,01 884 -78 -0,27 443 +26 +0,36
0,05 1734 +67 +1,11 1459 +100 +1,03
0,075 1791 +53 +0,55 1527 +89 +0,81
0,1 1984 +48 +0,27 1777 +67 +0,61
После термообработки
0 5287 -185 -19,72 602 -235 -27,09
0,001 2446 -188 -24,05 333 -200 -28,06
0,005 978 -121 +1,12 305 +195 +6,91
0,01 885 -144 +1,11 309 +199 +3,11
0,05 1742 +83 +1,11 1460 +125 +1,17
0,075 2030 +74 +1,11 1833 +102 +0,75
0,1 2402 +63 +0,83 2168 +84 +0,78
Таким образом, выяснено, что образцы, не прошедшие термообработку, мало чувствительны к наличию примеси свинца и магнитному поля. С ростом концентрациий РЬ происходит смена знака а и Ях и проводимость изменяется от электронной к дырочной. Образцы, легированные РЬ, менее чувствительны к термообработке. Полученные данные объясняются тем, что возникающие при экструзии в В10,858Ь0,15 деформационные структурные дефекты являются центрами рассеяния для электронов и исчезают после термообработки.
Литература
1. Горелик С. С., Дубровина А. Н., Ковалева М. Н. и др. Структура деформации и рекристаллизации и электрические свойства экструдированного (Ш Sb)2 Те3 // Изв. АН СССР, Неорган. материалы, 1978, т. 14, № 6, с. 1054-1061.
2. Земсков В. С., Гусаков В. П., Рослов С. А. и др. Магнитотермо-электрическая добротность твердых растворов висмут-сурьма легированных теллуром // Докл. АН СССР, 1975, т. 222, № 2, с. 316-318.
3. Самедов Ф. С., Тагиев М. М., Абдинов Д. Ш. Влияние отжига на электрические свойства экструдированных образцов твердого раствора Bi0 85БЪ015 // Неорган. материалы, 1997, т. 33, № 12, с. 1460-1462.
4. Тагиев М. М., Агаев З. Ф., Абдинов Д. Ш. Термоэлектрические свойства экструдированных образцов В^,85ВЪ015, легированных свинцом // Неорган. материалы, 1993, т. 29, № 6, с. 868-869.Тагиев М.М., Агаев З.Ф., Абдинов Д.Ш. Термоэлектрические свойства экструдированных образцов В^5БЪ15 // Неорган. материалы, 1994, т. 30, № 3, с. 375-378.
5. Тагиев М. М., Самедов Ф. С., Агаев З. Ф. Высокотемпературный экструдированный материал на основе В^ 85БЪ015 для низкотемпературных электронных охладителей // Прикладная физика. 1999, № 3, с. 123-125.
The law which operates the world Rodin V.
Закон, который управляет миром Родин В. А.
Родин Владимир Александрович / Rodin Vladimir - кандидат технических наук, независимый исследователь,
г. Санкт-Петербург
Аннотация: тема этой работы, на первый взгляд, банальна, но, так или иначе, начиная с публикации первых своих эссе, автор в очередной раз пытается обратить внимание и серьезных физиков, и просто просвещенной публики на новую концепцию мироустройства, кардинально меняющую парадигму взаимодействий в физическом мире, позволяющую вплотную приблизиться к единой теории поля. В основе новой парадигмы лежит закон, определяющий причину взаимодействий в микро- и макросистемах материального Мира. Работа рассчитана на читателей и учёных, интересующихся и занимающихся физико-философскими проблемами Мироздания.
Abstract: at first sight, the theme of this work is banal, but since the publication of the first essays, the author has tried to pay attention of both serious physicists and simply educated public once again to the new concept of the Universe, which changes the paradigm of interactions in the physical world cardinally, allowing closely to come nearer to the uniform theory of a field. At the heart of a new paradigm lies the law defining the reason of interactions in micro and macro systems of the material world. The work is intended for readers and scientists interested in physical and philosophical problems of the Universe.
Ключевые слова: протоэлемент, протосреда, партон, преонное смещение. Keywords: proto-element, proto-medium, parton, preon offset.
DOI: 10.20861/2304-2338-2016-55-005
Величие научной идеи зиждется на её способности поощрять мысль и открывать новые направления для исследования.
Поль Дирак
Введение
Любая парадигма в физике на протяжении всей истории науки определяла отношение той или иной научной школы к движению материальных объектов. Начиная с механики Ньютона, положившего начало научному подходу в описании законов движения, минуя этапы развития термодинамики, электродинамики, а затем и квантовой механики, человечество до сих пор не оставляет попыток объяснить себе, наконец, что же такое движение. Такая настойчивость вполне объяснима, она скрывает в себе стремление мыслящего ЭГО понять глубинные механизмы мироустройства, через которые хоть сколько-то понять и себя как высшее создание великого творения.
Я полагаю, мы также вправе не изменять этой традиции, тем более что наш подход не совсем обычен (скорее наоборот) и позволяет по-новому задуматься о тех явлениях и процессах, в которые мы погружены, формируя наше представление о неиссякаемом в познании и таком удивительном Мире. Процесс познания устроен так, что дело, в конечном итоге - всегда за малым. За нудной чередой сухих математических знаков и формул кроется скромный и ясный, иногда оглушительный образ новой идеи. Нам остаётся следовать ей или предложить более очевидную и доказуемую.
