ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 3
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ
ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ 6
Основное содержание работы 7
Заключение 24
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 25
Актуальность темы исследования
Исследование свойств полупроводниковых материалов и их твердых растворов является одной из задач современной физики конденсированного состояния, опто- и наноэлектроники, спинтроники. В последние годы проявляется значительный интерес к исследованиям дираковских полуметаллов на основе арсенидов кадмия с добавлением микрогранул различного состава. Свойства таких систем существенно меняются при внешних воздействиях.
Монокристаллы 2пЛз2 и СбЛз2 сочетают высокую оптическую прозрачность в широком диапазоне спектра с резким краем в области фундаментального поглощения, что делает их незаменимыми для изготовления поляризаторов, иммерсионных линз и отрезающих фильтров ИК-диапазона. Соединения, относящиеся к группе полупроводников ЛПВ обладают значительной анизотропией физических свойств. Это явление обусловлено кристаллической структурой и характером химической связи.
По чувствительности и отклику термоэлементы из диарсенидов кадмия и цинка значительно превосходят аналогичные характеристики термоэлементов, в том числе из иных анизотропных полупроводников. Особенно эффективно использовать в качестве материала датчиков не монокристаллы 2пЛз2 и СбЛз2, а эвтектические твердые растворы на их основе. В указанных твердых растворах увеличивается чувствительность и расширяется температурный интервал действия приемников теплового излучения за счет низких коэффициентов температурной зависимости.
Исследование твердых растворов позволяет оценить влияние концентрации примесных атомов на изменения электронных спектров и изменение характерных параметров фазовых превращений.
Кроме того, диарсениды рассматриваются как перспективные аморфные и стекловидные полупроводники. Стекла на основе диарсенида кадмия можно получать простой закалкой из расплава. Ближний порядок таких аморфных соединений очень похож на кристаллический. Благодаря этому можно легко получать объемные полупроводники с различной степенью легирования без привязки к структурному совершенству кристалла. Кроме того, в таких стеклах наблюдаются эффекты переключения. В связи с этим вызывает интерес возможность аморфизации арсенидов при высоких давлениях.
Исследование физических свойств диарсенидов кадмия и цинка (СбЛз2, 2пЛз2) и их твердых растворов при высоких давлениях позволяет достовернее оценивать перспективы использования этих соединений, и создание на их основе новых функциональных материалов. Фазовая диаграмма диарсенидов кадмия и цинка исследована только до 9 ГПа.
На сегодняшний день исследование электрических свойств полупроводниковых соединений при высоких и сверхвысоких давлениях крайне затруднено из-за технических ограничений аппаратов высоких давлений. Описанные в реферируемой работе методики позволяют не только исследовать изменения электрических свойств в полупроводниках, но и однозначно связывать их со структурными фазовыми переходами, вызванными высокими давлениями.
Цели и задачи исследования
Цели работы:
• анализ влияния высоких давлений в диапазоне 15 - 50 ГПа на электрические свойства диарсенидов кадмия, цинка и их твердых растворов;
• выявление областей возможных фазовых переходов по изменениям электрических характеристик диарсенидов кадмия и цинка, а также их твердых растворов;
• установление обратимости фазовых переходов указанных материалов при их высоких давлениях;
• анализ влияния высоких давлений на поперечное магнитосопротивление выбранных соединений и выявление корреляции с фазовыми переходами;
• определение типа основных носителей заряда в исследуемом диапазоне давлений и оценка изменения концентрации носителей заряда с ростом давления в рассматриваемых соединениях;
• установление влияния концентрации твердых растворов на смещение давлений фазовых переходов.
Для достижения указанных целей в работе решались следующие задачи:
• экспериментальные исследования однородности распределения механических напряжений между наковальнями в используемых камерах высокого давления;
• исследования барических зависимостей электросопротивления, поперечного магнитосопротивления, термоЭДС диарсенидов кадмия, цинка и их твердых растворов при циклировании давления;
• структурные исследования диарсенида цинка для сопоставления особенностей электрических характеристик с фазовыми переходами при высоких давлениях;
Научная новизна работы
Основные результаты экспериментальных исследований электрических свойств диарсенидов кадмия, цинка и их твердых растворов при высоких квазигидростатических давлениях получены впервые и заключаются в следующем:
• детально исследованы электросопротивление, магнитосопротивление и термоЭДС при давлениях от 15 до 50 ГПа. Установлена корреляция между особенностями в наблюдаемых электрофизических характеристиках при высоких давлениях;
• в исследованных материалах в широком интервале давлений определены характер проводимости, типы основных носителей заряда, оценены изменения концентрации носителей заряда;
• выявлены инициированные высоким давлением фазовые переходы, установлено влияние концентрации твердых растворов на смещение давлений фазовых переходов;
• установлено, что поперечное магнитосопротивление является удобной характеристикой для уточнения границ фазовых переходов при высоких давлениях...
В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы
1) Подтверждена корреляция наблюдаемых барических изменений электрических характеристик с фазовыми переходами. Методом комбинационного рассеяния света подтверждена полная обратимость фазовых переходов, наблюдаемых по изменениям электрических
характеристик. Показано, что поперечное магнитосопротивление является структурно чувствительным методом и может применяться для регистрации изменений в кристаллической решетке.
2) В диарсениде кадмия установлен барический фазовый переход с широкой областью сосуществования двух смежных фаз с 28 до 42 ГПа. Переход полностью обратим. При циклировании давления уменьшается межфазная область и гистерезис перехода. Диарсенид кадмия сохраняет полупроводниковые свойства во всем диапазоне давлений и не меняет типа носителей заряда.
3) В диарсениде цинка обнаружено два фазовых перехода. Первый при давлениях 24-28 ГПа и второй при давлениях 30-44 ГПа. Второй переход по аналогии с диарсенидом кадмия имеет большую продолжительность и широкую межфазную область. Металлизации диарсенида цинка не обнаружено. Тип носителей заряда сохраняется во всем диапазоне исследуемых давлений.
4) Твердые растворы на базе диарсенида кадмия демонстрируют упрочнение кристаллической структуры с ростом процентного содержания атомов цинка. Это проявляется в смещении давлений фазовых переходов в область более высоких давлений. Смещение давлений происходит в диапазоне от 2 до 8 ГПа. Твердые растворы на базе диарсенида кадмия сохраняют тот же набор фазовых превращений, что и в чистом диарсениде кадмия. Все изменения электрических характеристик воспроизводятся при увеличении и снижении давления.
5) Твердые растворы на базе диарсенида цинка демонстрируют снижение прочности кристаллической решетки. Установлено, что с ростом содержания атомов кадмия в растворах, давления фазовых переходов смещаются в область более низких давлений. Все изменения электрических характеристик воспроизводятся при увеличении и снижении давления.
