Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-441-450

Ключевые слова: elements with variable valence, structure, IR spectroscopy, attenuation coefficient, conductivity, electronic structure, элементы с переменной валентностью, структура, ИК-спектроскопия, коэффициент затухания, проводимость, электронная структура

Аннотация: Cation-substituted solid solutions Yb_XMn_1-XS were prepared by the melt method from polycrystalline sulfide powders. The synthesized samples are antiferromagnetic semiconductors and, according to the results of X-ray structural analysis, have an FCC structure of the NaCl type. Structural, electrical, optical, and acoustic properties of the chalcogenide system Yb_XMn_1-XS were studied in the temperature range 80-500 K. The effect of variable valence elements on the electronic structure of cationic substitution of manganese sulfide has been studied. The change in the electronic structure in the Yb_XMn_1-XS system occurs due to the electron-phonon interaction. Samples with variable valence have anomalous compressibility, which is confirmed by the data on the thermal expansion coefficient and the change in the attenuation coefficient. As a result of inelastic interaction with d-electrons, the density of states at the Fermi level changes, this is reflected in the temperature dependence of the conductivity. The positions of the f-level and two electronic transitions were determined from the IR spectra. A zone of temperatures and concentrations was found, where a correlation of structural, electrical, optical and acoustic properties is observed. To explain the experimental results, the electronic structure of the semiconductor is considered and a model is proposed that qualitatively describes the experiment. Методом расплава из поликристаллических порошков сульфидов приготовлены катион замещенные твердые растворы Yb_XMn_1-XS. Синтезированные образцы являются антиферромагнитными полупроводниками и согласно результатам рентгеноструктурного анализа имеют ГЦК структуру типа NaCl. Проведены исследования структурных, электрических, оптических и акустических свойств халькогенидной системы Yb_XMn_1-XS в интервале температур 80-500 К. Исследовано влияние на электронную структуру элементов переменной валентности при катионном замещении сульфида марганца. Изменение электронной структуры в сиcтеме Yb_XMn_1-XS происходит за счет электрон-фононного взаимодействия. Образцы с переменной валентностью обладают аномальной сжимаемостью, что подтверждается данными коэффициента теплового расширения и изменением коэффициента затухания. В результате неупругого взаимодействия с d-электронами меняется плотность состояний на уровне Ферми, что отражается на температурной зависимости проводимости. Из ИK спектров определены положения f-уровня и два электронных перехода. Обнаружена область температур и концентраций, где наблюдается корреляция структурных, электрических, оптических и акустических свойств. Для объяснения экспериментальных результатов рассмотрена электронная структура полупроводника и предложена модель, качественно описывающая эксперимент.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 21, № 3

Номера страниц: 441-450

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева

• Romanova O.B. (Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS)
• Aplesnin S.S. (Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS)
• Udod L.V. (Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)