Кинетика изменения концентрации носителей заряда при легировании в сплавах на основе теллурида свинца с примесями переходных металлов

Abstract

Исследованы кристаллическая структура, фазовый и элементный состав и гальваномагнитные свойства сплавов на основе теллурида свинца с примесями переходных металлов (Sc, Ti, Cr, V и Fe), синтезированных методом Бриджмена. Определено распределение компонентов твердых растворов по длине монокристаллических слитков. Показано, что увеличение содержания примеси приводит к появлению областей с повышенным содержанием примеси и микроскопических включений соединений, близких по составу к известным соединениям атомов примеси с теллуром. Обнаружены p–n-инверсия типа проводимости, переходы металл–диэлектрик и диэлектрик–металл и пиннинг уровня Ферми глубокими примесными уровнями при легировании. Сопоставляется кинетика изменения концентрации свободных носителей заряда и энергии Ферми при легировании при вариации состава матрицы и типа примеси. Предложена общая модель перестройки электронной структуры исследованных сплавов при легировании.

Досліджено кристалічну структуру, фазовий та елементний склад і гальваномагнітні властивості сплавів на основі телуриду свинцю з домішками перехідних металів (Sc, Ti, Cr, V та Fe), які синтезовано методом Бриджмена. Визначено розподіл компонентів твердих розчинів по довжині монокристалічних зливків. Показано, що збільшення вмісту домішки призводить до появи областей з підвищеним вмістом домішки та мікроскопічних включень сполучень, які близькі за складом до відомих сполучень атомів домішки з телуром. Виявлено p–n-інверсію типу провідності, переходи метал–діелектрик та діелектрик–метал і пінінг рівня Фермі глибокими домішковими рівнями при легуванні. Зіставляється кінетика зміни концентрації вільних носіїв заряду та енергії Фермі при легуванні при варіації складу матриці та типу домішки. Запропоновано загальну модель перебудови електронної структури досліджених сплавів при легуванні.

The crystal structure, phase and elemental composition, and galvanomagnetic properties are studied in lead telluride-based alloys with transition metal impurities (Sc, Ti, Cr, V and Fe) synthesized by the Bridgman technique. The distribution of components of solid solutions along monocrystalline ingots is determined. It is shown that an increase of the impurity content leads to the formation of regions enriched with impurity and of microscopic inclusions with compositions close to the known compounds of impurity atoms with tellurium. The p–n-inversion of the conductivity type, the metal–insulator and insulator metal–transitions, and the Fermi level pinning by deep impurity levels are observed as the impurity content is increased. The kinetics of free charge carrier concentration and the Fermi energy with doping and under variation of the matrix composition and an impurity type is compared. A general model for rearrangement of the electronic structure for the investigated alloys with doping is proposed.