Электронная структура разбавленных магнитных полупроводников на основе теллурида свинца с примесью хрома

Abstract

Исследованы кристаллическая структура, состав, гальваномагнитные и осцилляционные свойства сплавов Pb1–x–ySnxCryTe (x = 0; 0,05–0,30; y ≤ 0,01) при вариации состава матрицы и концентрации примеси хрома. Показано, что примесные атомы хрома растворяются в решетке в количестве не менее 1 мол.%, а дальнейшее увеличение концентрации хрома приводит к появлению микроскопических областей с повышенным содержанием хрома и включений соединений хрома с теллуром. Обнаружены уменьшение концентрации дырок, p–n-конверсия типа проводимости и стабилизация уровня Ферми резонансным уровнем хрома при увеличении содержания хрома. Определены начальные скорости изменения концентрации носителей заряда при легировании. В рамках двухзонного закона дисперсии Кейна рассчитаны зависимости концентрации электронов и уровня Ферми от концентрации олова и предложена диаграмма перестройки электронной структуры легированных хромом сплавов при изменении состава матрицы.

Досліджено кристалічну структуру, склад, гальваномагнітні й осциляційні властивості сплавів Pb1–x–ySnxСryTe (x = 0; 0,05–0,30; y ≤ 0,01) при варіації склада матриці й концентрації домішки хрому. Показано, що домішкові атоми хрому розчиняються в гратці в кількості не менш 1 мол.%, а подальше збільшення концентрації хрому приводить до появи мікроскопічних областей з підвищеним вмістом хрому й включень сполук хрому з телуром. Виявлено зменшення концентрації дірок, p–n-конверсія типу провідності й стабілізація рівня Фермі резонансним рівнем хрому при збільшенні вмісту хрому. Визначено початкові швидкості зміни концентрації носіїв заряду при легуванні. У рамках двозонного закону дисперсії Кейна розраховані залежності концентрації електронів і рівня Фермі від концентрації олова й запропонована діаграма перебудови електронної структури легованих хромом сплавів при зміні складу матриці.

The crystal structure, composition, galvanomagnetic and oscillatory properties of the Pb1–x–ySnxCryTe (x = 0, 0.05–0.30, y ≤ 0.01) alloys have been investigated with varying matrix composition and chromium impurity concentration. It is shown that the chromium impurity atoms dissolve in the crystal lattice at least up to 1 mol.%. The following increase of the chromium concentration leads to the appearance of microscopic regions enriched with chromium and inclusions of Cr–Te compounds. A decrease of the hole concentration, a p–n-conversion of the conductivity type and a pinning of the Fermi level by the chromium resonant level are observed with increasing chromium content. Initial rates of changes in the free carrier concentration on doping are determined. The dependences of electron concentration and Fermi level on tin content are calculated by the two-band Kane dispersion relation. A diagram of electronic structure rearrangement for the chromium-doped alloys with varying the matrix composition is proposed.