Влияние граничных условий на критическую температуру неоднородных сверхпроводящих мезоструктур (стр. 3 из 3)
Авторы работы [4] в рамках высокотемпературного приближения (kБТ>>eA, где eA) – энергия обменного взаимодействия между атомами, которые владеют собственными магнитными моментами) получили такое выражение для величины парамагнитной температуры Кюри:
,(3)где Jp – интеграл обменного взаимодействия для пары соседей, Zp – количество катионных состояний в р- координационной сфере. Константа q0 отвечает предельной величине q(х) для гипотетического магнитного полупроводника с х=1 и структурой полупроводников типа АІІВVI.
Выражение (3) разрешает определить величину обменного интеграла (J1) пары соседей в первой координационной сфере (Z=12):
(4)Экспериментальная зависимость q(х), которая получена для Hg1-xMnxS является прямой линией. Экстраполяция этой зависимости к х= 1 дает q0= – 990К. Полученное значение q0 разрешает определить величину обменного интеграла (для пар Mn–S–Mn) J1/kБ=-14,1К.
В таблице 1 приведены параметры, которые определены на основе полученных χMn-1=f(T) для образцов Hg1-xMnxS, а именно: содержание магнитной компоненты (хм) (полученое на основе “усредненных” высокотемпературных участков χMn-1=f(T) при Т~300К), парамагнитная температура Кюри (θ), температура излома (ТС), значение эффективного магнитного момента атомов марганца (μэф). Для данного хм нижняя строка параметров относится к более высокотемпературному участку зависимости χMn-1=f(T).
При термообработке кристаллов Hg1-xMnxS, которые владеют довольно выраженной как дефектной, так и кластерной подсистемами, создаются возможности для диффузии в кристалл атомов паров компонент (при отжиге) и вырывания из узлов и миграции атомов по кристаллу и занятия ими разных мест в кристаллической решетке: вакансий, междоузлий, узлов.
Дефектная система в этом случае может способствовать как уменьшению, так и увеличению размеров кластеров и образованию новых кластеров, что проявляется как в изменении кинетических коэффициентов кристаллов (дефекты – электрически активные), так и в изменении магнитных параметров образцов (парамагнитной температуры Кюри (q) и эффективного магнитного момента атомов марганца (mэф.)) (табл. 2), а значит и зависимостей χMn-1=f(T), на основе которых они определяются.
Таблица 2.
Магнитные параметры образцов Hg1-xMnxS
| xм | n, см-3 (при Т=300К) | θ, К | µэф, µБ (на атом Мn) | |||
| до отжига | после отжига | до отжига | после отжига | до отжига | после отжига | |
| 0,025 | до и после отжига в парах ртути | |||||
| 8,6۠۠۠∙ 1017 | 1,2∙ 1018 | -15 -29 | -18 -54 | 5,08 5,75 | 5,41 6,03 | |
| 0,046 | до и после отжига в парах серы | |||||
| 8,7۠۠۠∙ 1017 | 3,1∙ 1017 | -12 -63 | -30 -146 | 4,96 5,95 | 5,01 6,31 | |
Таким образом термообработка образцов в парах компонент приводит к изменению размеров существующих в кристалле кластеров (размеры кластеров пропорциональные величине θ) и даже к “рассасыванию ” включений второй фазы (т.е. к уменьшению их размеров и преобразованию включений второй фазы MnS в кластеры Mn-S-Mn-S).
Исследование кинетических коэффициентов кристаллов проведены в интервале Т=77-300К и Н=0,5-6 кЭ. Коэффициент Холла (RH) в исследуемых кристаллах почти не зависит от температуры, что указывает на вырождение электронного газа. Электропроводность (σ) кристаллов имеет металлический характер (т.е. уменьшается с ростом температуры), что обусловлено уменьшением подвижности электронов (μН) при увеличении Т. Термо-эдс (α) увеличивается с ростом температуры, что обусловлено уменьшением вырождения электронного газа.
Термообработка образцов Hg1-xMnxS в парах серы приводит к понижению концентрации электронов и увеличению их подвижности, а отжиг в парах ртути увеличивает концентрацию электронов в образцах.
Литература
1. В. А. Грибков, Ф. И. Григорьев, Б. А. Калин, В. Л. Якушин. Перспективные радиационно-пучковые технологии обработки материалов. Круглый год, М. (2001). 528 с.
2. В. М. Асташинский, В. В. Ефремов, Е. А. Костюкевич, А. М. Кузьмицкий, Л. Я. Минько.Физика плазмы 17 (1991). С. 1111-1115.
3. В. В. Углов, В. М. Анищик, Ю. А. Петухов, В. М. Асташинский, А. М. Кузьмицкий, Н. Т. Квасов. / 5th International Conference “New Electrical and Electronic Technology and their Industrial Implementation”, Zakopane, Poland (2007). P.63
4. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Т. 3, Кн. 1 / Под ред. Н. П. Лякишева. Машиностроение, М. (1997). 576 с.
5. Мьюрарка Ш. Силициды для СБИС. Мир, М. (1982). 176 с.
6. Вайнгард У. Введение в физику кристаллизации металлов. Мир, М. (1967). 160 с.