CC BY
1УДК 372.853
(SnS)1-x(GdS)x KRiSTALLARINDA ELEKTRiKKECiRiCiLiYiN TaDQiQi
ADGEZALOVA XATIR9 AGAKÖRiM QIZI,
Fizika üzra falsafa doktoru, ADPU-nun Ümumi fizika kafedrasinin dosenti,
Baki, Azarbaycan
HÜSEYNOV CAHANGiR iSLAM OGLU,
Fizika elmlari doktoru, ADPU-nun Ümumi fizika kafedrasinin professoru,
Baki, Azarbaycan
HasaNOv oktay MAiL oglu,
Fizika üzra falsafa doktoru, ADPU-nun Ümumi fizika kafedrasinin dosenti,
Baki, Azarbaycan
Annotasiya: Tddqiqat i§inda nadir torpaq elementlarindan olan Gd ila aktivla§dirilmi§ SnS monokristallarmm yeti§dirilmasi, fiziki-kimyavi analizi va bu kristallarda elektrik kegiriciliyinin temperatur asililiginin geni§ temperatur intervalinda (80-700K) tadqiq edilmasi nazarda tutulmu§du. Nadir torpaq metal (NTM) elementlarinin i§tiraki ila alinan maddalar bazi enerji gevricilarinin, radiasiyaya, tazyiqlara, rütubata qar§i davamli müxtalif növ termorezistorlarin hazirlanmasinda geni§ istifada olunur.
Agar sözlzr: yarimkegirici, monokristal, nadir torpaq, elektrikkegiricili, Holl amsali, lantanoidlar.
NTM i§tiraki ila alinan arinti va birla§m§lar asasinda talab olunan fiziki xassalara malik yeni perespektivli materiallar almaq mümkün oldugundan onlarin tadqiqi xüsusi ahamiyyat kasb edir. Defektli qurulu§u ila xarakterik olan p-tip keciriciliya malik SnS binar birla§masinin NTM ila amala gatirdiklari bark mahlullarin fiziki xassalarinin kompleks tadqiqida xüsusi maraq dogurur .
AIVBIV tipli kristallarin kvazilokal saviyyalar yaradan a§qarlarla legiralanmasi onlarin praktiki tatbiq imkanlarini geni§landirdiyindan, uygun tadqiqatlar ham fundamental fizika, ham da tatbiq baximindan xüsusi ahamiyyat kasb edir. Mürakkab ion-kovalent kimyavi rabitaya malik olan SnS deformasiya olunmu§ NaCl tipli qurulu§da kristalla§ir, yüksak daracadan deffektlara va har iki alt qafasin vakansiyalarina malikdir. Bu defeklarin, xüsusila qalay vakansiyalarinin (~1017 sm-3) yüksak konsentrasiyasi SnS-da müsbat tip ke?iriciliyin formala§masina gatirir. Digar tarafdan NTM özünamaxsus spesfik xassalari ila farqlanirlar. Onlarin elektron qurulu§unda daxili 4f saviyyalarinda mütaharrik elektronlarin olmasi hesabina asanliqla f-d-s ke9idi ba§ verir ki, bu da onlarda dayi§kan valentliyin yaranmasina gatirir. NTM ü9 valentli olmasina baxmayaraq elektron saviyyalari arasindaki bu ke9idlar hesabina araliq valentlik yaranir ki, bu da onlarin i§tiraki ila alinmi§ materiallarda kinetik xassalara ciddi tasir göstarir. Qalayin qisman Nadir torpaq metallari (NTM) ila avaz olunmasi SnS-da defekt amala galmanin tabiati va defektlarin qar§iliqli tasirinin mürakkab xarakteri ila §artlanan bir sira fiziki xüsusiyyatlarin yaranmasina sabab olur. Bu baximdan ^-SnS asasinda Nadir Torpaq Metallarindan olan Gd elementinin i§tiraki ila alinmi§ sistem arintilarinda yük va istilik da§inma tadqiqi va elektron fonon qar§iliqli tasirinin ara§dirilmasi xüsusi maraq dogurur.
(SnS)x_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) nümunalari komponentlarinin birba§a aridilmasi yolu ila sintez edilmi§dir. Alinmi§ nümunalar sintezdan sonra uzunmüddatli tablamaya qoyulmu§dur. Tablama avvalca 7600C - da 3 saat, sonra isa temperatur tadrican 4800C -ya qadar azaldilaraq 48 saat saxlanilmaqla aparilmi§dir.
Aparilmi§ kompleks fiziki-kimyavi analizlarin naticalari göstarir ki, (SnS\_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) nümunalari da asas madda olan SnS kimi ortorombik sinqoniyada
kristalla§ir. Lakin arintilarin tarkibinda Gd-un faizla miqdari artdiqca kristal qafasin elementar özayinin parametrlarinin, sixliqlarinin va mikrobarkliklarinin zaif artimi, arima temperaturlari va digar termik qizma effeklarinin isa nisbatan a§agi temperatur oblastina taraf sürü§masi mü§ahida olunur. Bütün tarkiblarda rentgenoqrafik metodla hesablanmi§ sixliq piknometrik üsulla tayin edilmi§ sixligin qiymatindan böyük olur. Bu alinmi§ sistem arintilarinin qurulu§ elementlarinin vakansiyalarindan ibarat defektlarla zangin oldugunu göstarir.
(SnS)x_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) monokristallarinin xüsusi elektrikke9iriciliyinin temperatur asililigi §akil 1-da verilmi§dir. §akildan göründüyü kimi temperaturun 80-300K intervalinda dayi^masi zamani tadqiq olunan kristallar Ü9Ü11 xüsusi elektrik ke9iriciliyi yarimkegiricilara xas
olan §экйс1э а = u0 ■ eeksponensial qanunla artir. A§agi temperaturlarda (ЗООК-э kimi) elektrike9Íriciliyi temperaturdan zaif asili olur. Burada Ä-Bolsman sabiti, Ea -yükda§iyicilarin aktivb^ma eneijisidir. Aktivb^ma eneijisi müxtalif nümunalar Ü9Ü11 farqli olub a§qar ke9iricilik oblastinda Lga^T asililiginin meyl bucagina asasan tayin edilmi§dir. Bu oblastda tarkibda Gd-un faizla miqdarinin artimi yükda§iyicilarin aktivla§ma enerjisinin azalmasi ila naticalanir. Tarkibda Gd-un faizla miqdarinin artimi avvalca elektrikke9iriciliyin azalmasina, müayyan faizdan sonra isa artmasina sabab olur. Bu onunla izah olunur ki, a§qarlanmi§ SnS monokristali (vakant struktura) p-tip ke9iriciliya {p = 1016 sm 3) malikdir ki, a§qarlarin konsentrasiyasinin artmasi (0,2%) de§iklarin Gd-la tutulmasina, ba§qa sözla elektrikke9iriciliyinin azalmasina gatirir. (SnS\_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) nümunalarinda T < 300K temperaturlarda elektrikke9iriciliyi a§qar
ke9iricilik olub, Fermi saviyyasi yaxinliginda lokalla§mi§ saviyyadan ke9irici zonada olan delokalla§mi§ saviyyaya yükda§iyicilairn temik hayacanlanmasi naticasinda ke9masi ila yaranir.
T, K
100 200 300 400 500 600 700 800
Sdkill. (SnS)^x(GdS)x(x = 0,01; 0,02) kristallarinm eiektrikkegiriciiiyinin temperatur asiiiiigi: 1. x=0,00; 2. x=0,005;
3. x=0.01: 4. x=0.02:
IHK ■■■■ 7 ■■■. -SZ К temperatur intervalinda praktiki olaraq bütün a§qarlar ionla§mi§dir va yükda§iyicilarin konsentrasiyasi demak olar ki, praktiki olaraq temperaturdan asili olmur. Bu temperatur oblasti a§qarlarin tükanma oblasti adlanir. Bu oblastda asas yükda§iyicilarin konsentrasiyasi sabit qalir va elektrikke9iriciliyi asasan yükda§iyicilarin yürüklüyünün temperaturdan asililigi hesabina dayi§ir.
T -5C A'temperaturlarda ke?iricilik E=1 eV aktivla§ma enerjisila xarakteriza olunur. Bu oblastda elektrike?iriciliyi asasan enerjisi E>Eg olan yükda§iyicilann valent zonadan ke9irici zonaya ke9masi naticasinda ba§ verir. Bela kö9ürma mexanizmi dreyf yürüklüyünün temperaturdan zaif asili olmasi ila izah olunur. Buna göra da ke9iriciliyin bela güclü artimini yalniz yükda§iyicilarin konsentrasiyasinin artmasi ila izah etmak olar.
(SnS)x_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) monokristallarinin Holl amsalinin temperatur asililigi geni§
temperatur intervalinda (100-700K) tadqiq olunmu§dur. SnS va (SnS\_x(GdS)x(x = 0,01;0,02)
monokristalalri ü9ün Holl amsalinin temperatur asililiginin tahlilindan görünür ki, Holl amsali azot temperaturundan ba§layaraq 300K temperatura kimi, yani a§qar ke9iriciliyi oblastinda sabit qalaraq, demak olar ki, temperaturdan asili olmur (§akil 2). Temperaturun sonraki artimi zamani (300-360 K) Holl amsali artir. Bu anomaliya qadagan olunmu§ zonada elektronlar ü9ün talalarin olmasi va ya temperaturun artmasi ila alava akseptorlarin yaranmasi ila izah olunur . Maxsusi ke9iricilik oblastda temperaturun artmasi ila Holl amsali kaskin azalir. Bu tip asililiq baza birla§masi olan SnS va onun struktur analoqlarinda da a§kar edilib va sababi hamin birla§malarin mürakkab zona qurulu§una malik olmalari, valent zonasinin iki alt zonadan ibarat olmasi va uygun olaraq yüngül va agir de§iklarin mövcudlugu ila alaqalandirilir.
E
of
О)
2,5
О О д^л—t --JX
X—X-x- 9 ---
3 2
4 1
T, K
100 200 300 400 500 600 700
$dkil 2. (SnS)1_x(GdS)xkristallarinin Holl dmsahnin temperatur asililigi: 1. x=0,00; 2. x=0,005; 3. x=0,01; 4.
x=0,02;
3
2
Tadqiq olunan (SnS\_x(GdS)X(x = 0,01;0,02) nümunalarinin xüsusi elektrikke9iriciliyi va Holl amsalinin temperatur asililiqlannda yüksak korelyasiya mü§ahida olunur. Temperaturun artimi ila, har ikisi eksponensial qanunla artir. Яр*) asililiqlari yuxan temperaturlarda sanki, bir nöqtaya yigilir. crfr) va Яр*) asiliqlannin aktivla§ma enerjisi 1 eV atrafinda olur ki, bu da SnS binar birla§masinin qadagan olunmu§ zonansinin enina uygundur.
A§agidaki asas naticalar alinmi§dir.
1. (SnS)x_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) monokristallari yeti§dirilmi§ va kompleks rentgenfaza analizi aparilib qafas parametrlari hesablanmi§dir, müayyan edilmi§dir ki, SnS-a lantanoidlarin alava edilmasi ila arima temperaturu a§agi dü§ür.
2. Tadqiq olunan (SnS)x_x(GdS)x(x = 0,01;0,02) nümunalarinin xüsusi elektrikke9iriciliyi va Holl amsalinin temperatur asililiqlannda yüksak korelyasiya mü§ahida olunur. Temperaturun artimi ila, har ikisi eksponensial qanunla artir. Д(Г) asililiqlari yuxan temperaturlarda sanki, bir nöqtaya
yigilir. ff(T) va asiliqlannin aktivla^ma enerjisi 1 eV atrafinda olur ki, bu da SnS binar
birb^masinin qadagan olunmu§ zonansinin enina uygundur.
1. Адгезалова Х.А., Насиров В.И. Легирование редкоземельными металлами низкотемпературного SnS. Неоргнические материалы 2011,т.37,№4, c.1292-1294
2. Адгезалова Х.А., Мургузов М.И., Насиров В.И. Кинетические явления в монокристаллах (SnS) 1-x (LnS)x. "Bilgi"dargisi, (Fizika, riyaziyyat, yer elmlari), Baki, 2000, № 2,s.7-10
3. Адгезалова Х.А., Мургузов М.И., Гусейнов Д.И. Электрофизические свойства моносульфида германия и олова с участием редкоземельных металлов. The first international Conference on Material Science of Chalcogenide and Diamond-Structare semicodductors. Chernivtsi, 1994, p.60.
4. Алиев Ф.Ф., Гасанов Г.А. Влияние самария на термоэлектрической добротность в твердых растворов SmxPb1-x Te//«Физика и техника полупроводников», 2012, Т 46, В 3, с.313-316.
5. Гусейнов Дж.И., Мургузов М.И., Исмаилов Ш.С. Особенности самокомпенсации в твердых растворах ErxSni-xSe // «Физика и техника полупроводников» , 2013, т. 47, в 3
6. Адгезалова Х.А., Гусейнов Д.И., Гасанов О. М.. Собственные и примесные полупроводники Международный исследовательский центр «Endless Light in Science» MAY 2023 ALMATY, KAZAKHSTAN, Sah.448-449.
ISTIFAD9 OLUNMUS 9D9BIYYATIN SIYAHISI
