CC BY
16Маноматериалы и нанотехнологии в азрокрсмической отрасли
6. Senatov F. S., Baranov A. A., Muratov D. S., Gorshenkov M. V., Kaloshkin S. D., Tcherdyntsev V. V. Micro structure and Properties of Composite Materials Based on UHMWPE After Mechanical Activation // J. of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 615, no S1. P. S573-S577.
References
1. B. Fojerbaher, G. Hamaher, R.J. Nauman Kosmicheskoe materialovedenie. Vvedenie v nauchnye osnovy kosmicheskoj tehnologii [Space Materials. An introduction to the scientific basis of space technology]. Moscow.Mir publ., 1989. 478 p.
2. Ushakov A. V., Karpov I. V., Fedorov L. Yu., Lepeshev A. A., Shaikhadinov A. A., Demin V. G. Nanocomposite Material Based on Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene and Titanium Dioxide Electroarc Nanopowder. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2015. Vol. 49, № 5. P. 743-111.
3. Karpov I. V., Ushakov A. V., Fedorov L. Yu., Lepeshev A. A. [The Device for depositing nanoparticles on polymer powder materials]. Zavodskaja laboratorija.
Diagnostika materialov. 2014. № 80 (4). P. 47-50. (In Russ.)
4. Ushakov A. V., Karpov I. V., Fedorov L. Yu., Lepeshev A. A. Mechanical and Tribological Properties of Complex-Modified Material Based On Ultra High Molecular Weight Polyethylene. Journal of Friction and Wear. 2014, Vol. 35, № 1. P. 7-11.
5. Fedorov L. Yu., Ushakov A. V., Karpov I. V., Lepeshev A. A. [Thermophysical properties of nanocomposite material based on UHMWPE and TiO2 nanopowder]. Materialovedenie. 2013. № 1. P. 40-42. (In Russ.)
6. Senatov F. S., Baranov A. A., Muratov D. S., Gorshenkov M. V., Kaloshkin S. D., Tcherdyntsev V. V. Microstructure and Properties of Composite Materials Based on UHMWPE After Mechanical Activation. J. of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 615, № S1. P. S573-S577.
© Федоров Л. Ю., Ушаков А. В., Карпов И. В., Лепешев А. А., 2016
УДК 539.21:537.86
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА В КАТИОН-ЗАМЕЩЕННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ RexMnj-xS (Re = Gd, Sm)
A. M. Харьков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика M. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: khark.anton@mail.ru
Представлены результаты исследования транспортных свойств катион-замещенных сульфидов ReXMn1-XS (Re = Gd, Sm) с ГЦК решеткой типа NaCl в области температур 77-1 200 К. Общей закономерностью температурных зависимостей коэффициента термоЭДС как для системы с гадолинием, так и для системы с самарием является проявление отрицательного значения термоЭДС во всем диапазоне температур с ростом X.
Ключевые слова: сульфиды редкоземельных элементов, проводимость, переход металл-диэлектрик, термо-ЭДС.
THERMOELECTRIC PROPERTIES IN THE CATION-SUBSTITUTED COMPOUNDS RexMnj-xS (Re = Gd, Sm)
A. M. Kharkov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: khark.anton@mail.ru
This paper presents the results of a study of the transport properties of cation-substituted sulfides ReXMn1-XS (Re = Gd, Sm) with FCC NaCl type in the temperature range 77-1200 K. The temperature dependence on Seebeck coefficient for systems with gadolinium and with samarium reveals the negative values of thermoelectric power in all range of temperatures with increasing concentration X.
Keywords: sulfides of rare-earth elements, conductivity, transition metal-insulator, thermoelectric power.
Твердые растворы сульфидов Re^Mn1_^S ^е = Gd, Sm) выращены в кварцевом реакторе из расплава с использованием метода, описание которого приведено в работе [1]. Исследование температурных зависи-
мостей термоЭДС сульфидов твердых растворов с содержанием редкоземельных элементов 0 < X < 0,3 проведено в интервале температур 80-1 200 К в магнитных полях до 10 кЭ.
Фешетневс^ие чтения. 2016
Концентрационный переход металл-диэлектрик сопровождается уменьшением величины удельного электросопротивления на 12 порядков [2] и коэффициента термоЭДС (а) на два порядка (рис. 1). Переход от примесной к собственной проводимости в образце X = 0,01 сопровождается уменьшением коэффициента термоЭДС. Кривая зависимости а = Д7) в интервале температур 670 К < Т < 900 К находится в отрицательной области значений коэффициента термоЭДС (рис. 1).
диапазоне измерения. Коэффициент термоЭДС во всей области температур имеет отрицательное значение (а < 0).
Рис. 1. Температурные зависимости коэффициента термоЭДС кристаллов GdxMn1-xS для составов с X = 0,01 (а); X = 0,1 (Ь)
Смена знака коэффициента термоЭДС на отрицательный свидетельствует о смене типа носителей заряда от р- к я-типу в указанной области температур. Таким образом, катионное замещение в твердых растворах GdxMn1-xS (0,01 < X < 0,3) приводит к смене дырочного типа проводимости (а > 0), свойственного моносульфиду марганца, на электронный (а < 0) [3].
Уменьшение величины а с увеличением содержания гадолиния в решетке MnS указывает на то, что Gd действует как донорная примесь. Увеличение количества электронов, связанное с ростом концентрации внедренных в решетку катионов гадолиния, приводит к состоянию сильнолегированного полупроводника, и проводимость в таких веществах полностью определяется электронами [4].
Концентрационный переход металл-диэлектрик наблюдается в антиферромагнитных катион-замещен-ных сульфидах, допированных редкоземельными элементами с переменной валентностью SmxMn1-xS (0,01 < X < 0,25) [5].
На рис. 2 представлены температурные зависимости коэффициента термоЭДС а(Т) для состава X = 0,25 в области температур 77-1 000 К. Общей закономерностью зависимостей а(Т) как для системы с гадолинием, так и для системы с самарием является проявление перехода от электропроводности дырочного типа к электронному с увеличением концентрации ионов гадолиния и самария. Зависимость а(Т) образца Sm0525Mn0575S демонстрирует только электронный тип проводимости во всем температурном
Рис. 2. Температурная зависимость коэффициента термоЭДС для образца Sm0,25Mn0,75S
Библиографические ссылки
1. Магнитные и электрические свойства катион-замещенных сульфидов MeXMn1-XS (Me = Co, Gd) / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, О. Б. Романова и др. // ФТТ. 2009. T. 51. C. 661-664.
2. Magnetic properties and the metal-insulator transition in GdXMn1-XS solid solutions / O. B. Romanova, L. I. Ryabinkina, V. V. Sokolov et al. // Solid State Comm., 2010. Vol. 150. P. 602-604.
3. Аплеснин С. С., Ситников М. Н. Магнитотранс-портные эффекты в парамагнитном состоянии в GdxMn1-xS // ЖЭТФ. 2014. T. 100. C. 104-110.
4. Metal insulator transition and magnetic properties indisordered systems of solid solutions MeXMn1-XS / G. A. Petrakovskii, G. V. Loseva, L. I. Ryabinkina, S. S. Aplesnin // JMMM. 1995. Т. 140. С. 147-148.
5. Metal-semiconductor transition in SmXMn1-XS solid solutions / S. S. Aplesnin, O. B. Romanova, A. M. Kharkov, et al. // Phys. Status Solidi B. 2012. Vol. 249. P. 812-817.
References
1. Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Romanova O. B. et al. [Magnetic and electric properties of the cation-substituted sulfides MeXMn1-XS (Me = Co, Gd)]. FTT, 2009. Vol. 51. P. 661-664. (In Russ.)
2. Romanova O. B., Ryabinkina L. I., Sokolov V. V., et al. Magnetic properties and the metal-insulator transition in GdXMn1-XS solid solutions. Solid State Comm. 2010. Vol. 150. P. 602-604.
3. Aplesnin S. S., Sitnikov M. N. [Magnetotransport effects in the ferromagnetic state in GdXMn1-XS]. ZhETF, 2014. Vol. 100. P. 104-110. (In Russ.)
4. Petrakovskii G. A., Loseva G. V., Ryabinkina L. I., Aplesnin S. S. Metal insulator transition and magnetic properties indisordered systems of solid solutions MeXMn1-XS. JMMM. 1995. Vol. 140. P. 147-148.
5. Aplesnin S. S., Romanova O. B., Kharkov A. M., et al. Metal-semiconductor transition in SmXMn1-XS solid solutions. Phys. Status Solidi B. 2012. Vol. 249. P. 812-817.
© Харьков А. М., 2016
