Эффекты гибридизации электронных состояний примесей переходных металлов в низкотемпературных свойствах селенида ртути тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Говоркова Татьяна Евгеньевна

Эффекты гибридизации электронных состояний примесей переходных металлов в низкотемпературных свойствах селенида ртути

01.04.07 - физика конденсированного состояния 01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург - 2010

1 1 НОЯ 2010

004612564

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте физики металлов Уральского отделения Российской Академии наук.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Окулов Всеволод Игоревич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Никифоров Анатолий Елеферьевич

кандидат физико-математических наук Гижевский Борис Александрович

Ведущая организация: Физический факультет

Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, г. Москва.

Защита состоится 26 ноября 2010г. в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета по защите диссертаций Д 004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620990, г. Екатеринбург, ГСП-170, ул. С.Ковалевской, 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН.

Автореферат разослан 10г.

Ученый секретарь *

диссертационного совета, J- ---

доктор физико-математических наук I * Лошкарева H.H.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Исследование рассеяния носителей заряда на примесных атомах в металлах и полупроводниках является одной из фундаментальных проблем физики твердого тела. Актуальные задачи в этой области связаны с определением роли резонансных примесных состояний в электронных свойствах объемных кристаллов. Соединения типа И-У1, легированные 3(1 - переходными металлами (Ре, Со, Сг и др.), являются перспективными объектами для решения таких задач. Отличительной особенностью этих систем является то, что примеси переходных 3<1 - металлов могут образовывать резонансные донорные уровни в полосе проводимости кристалла-матрицы [1,2]. С ростом содержания примесей энергия Ферми электронов проводимости стабилизируется на резонансном ё-уровне, и наблюдается известный эффект «зацепления» энергии Ферми. Это приводит к резонансному рассеянию электронов проводимости на примесях и формированию системы промежуточной валентности. Происходит гибридизация делокализованных (зонных) и локализованных на примесных центрах электронных состояний. Этот эффект приводит к существенному изменению характера рассеяния электронов проводимости на примесях и проявляется в аномальных концентрационных и температурных зависимостях кинетических коэффициентов исследуемых кристаллов. Поэтому комплексные исследования эффектов гибридизации имеют большое значение для развития представлений о влиянии резонансных донорных состояний переходных ё-металлов на физические свойства широкого класса легированных систем.

Детальные исследования гибридизированных электронных состояний проводились ранее для валентной полосы энергий в широкозонных кристаллах [3]. Что же касается явлений гибридизации в полосе проводимости, которые характерны для узкощелевых и бесщелевых кристаллов, то до недавнего времени их роль недооценивалась. Экспериментальные данные, полученные на этих системах, интерпретировались на основе теоретических моделей, не учитывающих гибридизацию. Однако недавно в работе [4] было показано, что именно проявлениями резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях объясняются аномалии в низкотемпературных электронных свойствах исследуемых соединений.

Таким образом, для обозначенного выше класса систем стало актуальным детальное исследование эффектов гибридизации состояний и резонансного рассеяния электронов. Связанные с влиянием донорных примесей аномальные закономерности наблюдались при низких температурах в проводимости, гальваномагнитных, магнитных и других эффектах. Основным объектом для их изучения стал кристалл ^Бе с примесями 3(1-переходных металлов, в котором такие закономерности проявляются особенно ярко.

Цель и задачи работы. Цель диссертационной работы - комплексное экспериментальное исследование электронных свойств и количественное описание низкотемпературных аномалий, связанных с проявлениями примесей переходных металлов (Ре, Сг, Со) в полосе проводимости кристалла ^Бе, в рамках теории резонансного рассеяния.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследовать кинетические и магнитные свойства кристалла Н§8е:Ре в диапазоне составов (2-1018 <Лре< МО21) см"3. Провести количественный анализ концентрационных и температурных зависимостей проводимости и магнитной восприимчивости в рамках теории резонансного рассеяния и определить набор значений физических параметров, который описывает электронную структуру донорного уровня Ре.

2. Изучить влияние гибридизированных электронных состояний примесей Бе на параметры квантовых осцилляции Шубникова - де Гааза в кристалле Н§8е:Ре. С этой целью исследовать поперечное магнитосопротивление данного соединения с различной концентрацией примесей (2-1018<ЛгКе< 11021)см~3. Проанализировать концентрационные зависимости температуры Дингла и §-фактора электронов проводимости на основе развитой теории и определить параметры модели.

3. Исследовать роль гибридизации электронных состояний на примесях Сг в низкотемпературных кинетических свойствах ЩБе. Для этого провести измерения температурных зависимостей удельного электросопротивления р(Т) и коэффициента Холла /?н(7) кристалла ЩБегСг с различной концентрацией примесей (3-1018 <ЛГСг < 6-Ю20) см"3. Провести количественное описание концентрационных и температурных зависимостей кинетических коэффициентов исследуемых систем и определить основные параметры гибридизированных состояний на примесях Сг.

4. Оценить вклад, который вносит магнетизм гибридизированных электронных состояний примесей Со в магнитную восприимчивость ЩБе. С этой целью провести исследование температурных зависимостей магнитной восприимчивости /(7) соединения Н§Бе:Со в интервале концентраций (Ы018<ЛГСо <6 1020) см . Определить из экспериментальных данных значения эффективного спина примеси кобальта $ и резонансной концентрации донорных электронов им.

Научная новизна. В работе проведено комплексное исследование кинетических и магнитных явлений в кристалле Ь^Бе с примесями переходных металлов (Со, Сг, Ре) в широком диапазоне концентраций примесей, температур, магнитных полей и выполнено количественное описание низкотемпературных эффектов с целью определения параметров гибридизированных электронных состояний примесей.

1. В итоге детального экспериментального исследования и количест-

венного описания низкотемпературных аномалий электронных свойств кристалла Р^8е:Ре (стабилизации электронной концентрации, максимума подвижности и особенностей в температурных зависимостях подвижности) определены параметры гибридизации электронных состояний на примесях Ре (пм - резонансная концентрация донорных электронов, ¡л0 - резонансная подвижность электронов, Г — полуширина резонансного интервала, ег - энергия резонансного уровня) и получен набор значений физических параметров, который описывает реальную электронную структуру исследуемого донорного энергетического уровня Ре.

2. В результате исследования осцилляций Шубникова - де Гааза на двух сериях образцов Н§8е:Ре с различной концентрацией примесей Ре (2-Ю18 <ЛгРе< НО21) см"3 определена величина фактора спектроскопического расщепления уровней Ландау. Обнаружено, что §-фактор электронов проводимости немонотонно изменяется с увеличением концентрации примесей Ре. В интервале (11019 <//ре <2-Ю19) см"3 наблюдается минимум g-фaктopa, который связан с резонансной аномалией магнитной восприимчивости локализованной части электронной плотности и объясняется обменным взаимодействием электронов в гибридизированных состояниях.

3. В экспериментах по исследованию температурных зависимостей электросопротивления и коэффициента Холла в кристалле 1^е:Сг в интервале концентраций Л^г = (31018 6-1020) см"3 и температур (2 ^ 300) К наблюдались особенности в поведении электронной подвижности в зависимости от температуры и концентрации примесей. Показано, что данные аномалии в электронных свойствах Н§8е:Сг связаны с влиянием примесных электронных состояний и описываются теорией резонансного рассеяния. Определены параметры резонансного уровня Сг в Р^е: полуширина пика в плотности состояний А, относительная доля нерезонансных фаз рассеяния а, сдвиг резонансной фазы <р, Г и ц0.

4. При экспериментальном исследовании магнитной восприимчивости системы Р^8е:Со в концентрационном интервале примесей Нсо = (1-Ю18^6-1020) см"3 и диапазоне температур (2-5-300)К установлено, что в области низких температур (2 30) К магнитная восприимчивость локализованных моментов на примесях Со описывается законом Юори-Вейса, а константа Кюри линейно растет с концентрацией примесей. Показано, что экспериментально определенная концентрационная зависимость константы Кюри свидетельствует о существовании в полосе проводимости Р^Бе резонансного уровня Со. Рассчитаны параметры, описывающие электронные состояния примеси Со: эффективный спин 5/ и резонансная концентрация донорных электронов п0<1-

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований концентрационных и температурных зависимостей кинетических и магнитных параметров соединений 1^8е:Ре,

Ь^8е:Сг, Н£8е:Со, которые свидетельствуют об общих закономерностях в электронных свойствах, связанных с наличием гибридизированных состояний примесей в полосе проводимости Ь^Бе. Экспериментальные зависимости описываются в рамках модели резонансного рассеяния: концентрационные зависимости электронной концентрации О^Бе с примесями Бе, Со); концентрационные зависимости электронной подвижности (Т^е с примесями Бе, Сг); температурные зависимости электронной подвижности (Ь^Бе с примесями Ре, Сг); концентрационные зависимости константы Кюри (ЩБе с примесями Ре, Со).

2. Определение набора физических параметров гибридизированных состояний примеси Ре, который описывает реальную электронную структуру резонансного донорного энергетического уровня в полосе проводимости кристалла-матрицы Б^Бе.

3. Обнаружение минимума в концентрационной зависимости £-фактора электронов проводимости в системе ^Бе-.Ре, который обусловлен обменным взаимодействием зонных электронов с Зс1-электронами ионов Ре.

4. Анализ температурных зависимостей электронной подвижности кристалла Н§8е:Сг в рамках модели резонансного рассеяния. Получены численные оценки параметров гибридизации электронных состояний на примесях Сг: полуширины пика в плотности состояний, относительной доли нерезонансных фаз рассеяния, резонансной подвижности, полуширины резонансного интервала.

5. Количественное описание концентрационной зависимости константы Кюри в примесной магнитной восприимчивости кристалла Г^е-.Со в рамках модели гибридизации электронных состояний на примесях, которая линейно зависит от концентрации примесей Со. Определены параметры Si - 1.52 (эффективный спин) и п01/= 0.5-10|8см"3 (резонансная концентрация донорных электронов Со).

Научная и практическая ценность работы. Диссертационная работа выполнена по плану РАН (тема№ г.р. 01.2.006 13395), а также в рамках инициативных проектов РФФИ (грант № 03-02-16246, грант № 06-02-16919, грант № 09-02-01389). Экспериментальные результаты, полученные в работе, и их интерпретация развивают представления о гибридизации примесных электронных состояний в полосе проводимости объемного кристалла и ее влиянии на низкотемпературные электронные свойства. Научная и практическая ценность работы состоит:

• в получении комплекса экспериментальных данных по электрическим, гальваномагнитным и магнитным свойствам кристаллов ^8е:Ме (Ме = Ре, Со, Сг), которые подтверждают существование гибридизированных состояний примесей в полосе проводимости кристалла-матрицы;

• в определении физических параметров гибридизированных состояний примесей переходных металлов, которые содержат информацию об электронной структуре исследуемых донорных уровней.

Личный вклад автора. Комплекс работ, выполненных автором, включал в себя: проведение экспериментов по измерению температурных зависимостей электросопротивления и коэффициента Холла, эффекта Шубникова -де Гааза кристалла HgSe:Fe совместно с к.ф.-м.н. Сабирзяновой Л.Д., обработку экспериментальных данных. С использованием стандартного программного пакета MaíhCAD -13.0 автором проведено количественное описание всех концентрационных и температурных зависимостей кинетических и термодинамических коэффициентов кристаллов HgSe:Fe, HgSe:Co, HgSe:Cr в рамках теории резонансного рассеяния, разработанной Окуловым В.И., и определены параметры модели.

В работе использовались данные по магнитным измерениям для кристаллов HgSe:Fe и HgSe:Co и по температурным зависимостям электросопротивления и коэффициента Холла для кристалла HgSe:Cr, полученные соавтором публикаций к.ф.-м.н. Королевым A.B. в центре магнитометрии Института физики металлов УрО РАН. Постановка задачи, планирование экспериментов, обсуждение результатов, написание статей и тезисов докладов проводились совместно с научным руководителем.

Степень достоверности результатов, приведенных в диссертации, обеспечивается использованием аттестованных монокристаллических образцов, применением современных апробированных методик измерений на аттестованных приборах, воспроизводимостью результатов измерений, использованием лицензионных программных пакетов для обработки экспериментальных данных (0rigin-8.0, MathCAD-13.0) и обсуждением результатов исследования на основе общепринятых представлений физики твердого тела.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях: VII Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники - 2005», Москва (2005); XXXIV Совещание по физике низких температур, Ростов-на-Дону - п. Лоо (2006); XX Международная школа-семинар «Новые магнитные материалы микроэлектроники», Москва (2006); XVI Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург - Кыштым (2006); VIII Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники-2007», Екатеринбург (2007); XVII Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург - Новоуральск (2008); а также на семинарах кафедры низких температур Физического факультета МГУ, Москва (2008), кафедры компьютерной физики Физического факультета УрГУ, Екатеринбург (2009); на семинарах лаборатории полупроводников и полуметаллов ИФМ УрО РАН (2007,2008,2010) и на научной сессии Института физики металлов УрО РАН по итогам 2007 года.

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией - 4, статей в сборниках и трудах конференций и тезисов докладов - 6.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 118 страниц, включая 39 рисунков, 5 таблиц и список цитируемой литературы из 60 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цели и задачи работы, а также приводятся основные результаты, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена обсуждению известных данных об электронных свойствах кристалла HgSe с примесями переходных металлов. Описаны особенности физических свойств твердых растворов Hgj.xFexSe. Кратко изложены модели для описания кинетических эффектов в HgSe с примесями Fe, применявшиеся ранее. Подробно рассмотрено описание особенностей электронных явлений на основе теории резонансного рассеяния и гибридизации состояний электронов, предложенной В.И. Окуловым.

Вторая глава посвящена описанию методики эксперимента. Описаны установки для измерения электрических, гальваномагнитных и магнитных свойств, приведены методы выращивания и контроля качества твердых растворов HgbxMexSe, методика приготовления образцов, обсуждаются основные погрешности измерений.

Электрические и гальваномагнитные измерения (температурные зависимости сопротивления и коэффициента Холла, осцилляции Шубникова - де Гааза) проведены на установке УГМЭ - 350 совместно с к.ф.-м.н. Сабирзяно-вой Л.Д., а также на многофункциональной установке PPMS - 9 (QUANTUM DESIGN Со.) в центре магнитометрии ИФМ УрО РАН к.ф.-м.н. Королевым A.B. Параметры установки УГМЭ - 350: напряженность магнитного поля Я < 70 кЭ, температурный интервал 1.2 К < Т< 300 К. Параметры PPMS-9: напряженность магнитного поля Н < 90 кЭ, температурный интервал 1.8 К < Т <400 К.

Исследования магнитных свойств (температурных зависимостей магнитной восприимчивости) проводились на сквид-магнитометре MPMS- XL-5 (QUANTUM DESIGN Со.) в центре магнитометрии ИФМ УрО РАН к.ф.-м.н. Королевым A.B. Параметры MPMS - XL — 5: напряженность магнитного поля Н < 50 кЭ, температурный интервал 1.8 К < Т< 400 К.

Исследовались монокристаллические образцы:

1) ЩБе^е (2 серии) -14 образцов (Л^ = 2-Ю18 - 1-1021см"3);

2) Н§8е:Сг (1 серия) - 7 образцов (ЛГСг = 3-1018 - 6- Ю20см"3);

3) НвБе-.Со (1 серия) - 9 образцов (МСо= 1-Ю18 - 6102()см-3).

Выращивание монокристаллов (Р^Бе^е, Н£8е:Со, Н§Бе:Сг) методом Бриджмена и их аттестация проводились в лаборатории профессора С.Ю. Па-ранчича (Черновицкий национальный университет, г.Черновцы, Украина).

В третьей главе представлены оригинальные результаты комплексных исследований низкотемпературных электронных свойств соединений Нц8е:Ре и Н§8е:Сг.

Стабилизация электронной концентрации в кристалле Не8е:Ре. Наличие донорного уровня энергии Ре в полосе проводимости Н§8е приводит к характерной зависимости концентрации электронов проводимости пе от концентрации доноров, отражающей эффект «зацепления» энергии Ферми. В экспериментах на Н§8е с примесями Ре в ряде работ [1,2] был обнаружен переход холловской концентрации электронов пе с линейно зависящей на постоянную величину щ с ростом концентрации примесей и,. Описание данного эффекта в рамках модели резонансного рассеяния Окулова представлены в работе [6]. В актуальном случае, когда слабо изменяется внутри резонансного интервала, зависимость пе(п) описывается формулой [11]:

Пе = П0+ ge (ег)А (1)

Значение п0 достигается, когда донорные электроны локализованы ровно наполовину, и концентрация доноров п, равна 2пм (пм - резонансная концентрация донорных электронов). С ростом концентрации примесей значительно выше значения 2п0<1 концентрация электронов проводимости приближается к предельному значению п0+ge(eг)Г/п{. При этом локализация донорных электронов является почти полной. Однако заполнение всего резонансного интервала от значения энергии (ег - Г) до (ег + Г) означало бы отсутствие электронов в полосе проводимости [6].

На качественном уровне эффект «зацепления» известен, подробное изложение ранее полученных экспериментальных результатов на кристаллах Н§Бе:Ре и их обсуждение приведены в статьях [1, 2]. Но только на основе теории резонансного рассеяния дано его полное количественное описание во всем концентрационном интервале с включением перехода от линейной зависимости (пе = п^ к постоянной величине щ [11]. Первые данные, показывающие возможность количественного описания этого эффекта для Н§8е:Ре на основе теории резонансного рассеяния, приведены в статье [4].

В настоящей работе на системе ^8е:Ре проведены детальные экспериментальные исследования эффекта Холла (на широком наборе образцов из разных серий с концентрацией примесей 7Урс = 2-1018 1-1021см"3) и сделан следующий шаг в количественном описании наблюдаемого эффекта - определены по уточненным формулам теории резонансного рассеяния [11] пара-

метры, характеризующие гибридизированные состояния примеси Ре (ег — энергия резонансного уровня, пм- резонансная концентрация донорных электронов).

На рис.1, приведены экспериментальные зависимости концентрации электронов проводимости пе от концентрации примесей А^«. в Н§8е:Ре, полученные из измерений эффекта Холла в постоянном магнитном поле напряженностью Я = 20 кЭ (при Т - 4.2 К) по формуле в _ _ 1/ , а также резуль-

" /Пее

тат численной подгонки. Рассчитанные из Холла значения пе в интервале концентраций Ее (21018- 2-Ю19) см"3 близки к значениям, полученным в работе [4]. Кроме того, на образцах ЩБе^е исследовались осцилляции Шубнико-ва - де Гааза, которые являются периодичными по обратному магнитному полю, что позволило определить концентрацию электронов проводимости пе. Значения, найденные из периода осцилляций Ш-Г, совпадают с концентрациями, полученными из эффекта Холла, с точностью до 5%.

NFt,101' см"3

Рис. 1. Зависимость концентрации электронов проводимости пе от концентрации примесей Nrt в HgSe:Fe (Г =4.2 К) для двух серий образцов. Экспериментальные данные: Д - значения концентраций, полученные из эффекта Холла, □ - значения концентраций, полученные из периода осцилляций Ш-Г. Теоретическая кривая получена по формуле (1) при значениях параметров: пм= 2,6-1018см"3, А = 5 К, ег = 215 мэВ.

Теоретическая зависимость n(NFe), рассчитанная в рамках модели резонансного рассеяния [11], получена методом численной обработки с использованием лицензионного программного пакета "A1athCAD-l3". С помощью задания пользовательской функции п = f(NFt) и интервалов возможных значений щ (предельной концентрации электронов проводимости) и ег (энергии резонансного уровня) проведена подгонка модельной кривой к экспериментальным точкам по формуле (I) при использовании подгоночных параметров

- Л (полуширины пика в плотности состояний) и nod (резонансной концентрации донорных электронов).

В итоге получены следующие значения резонансных параметров: n0il = 2,6-1018 см"3, ег = 215 мэВ, = 2-1018см"3. Параметр Л уточнен: А = 5 К (ранее в работе [4] по упрощенным формулам получено значение Л = 3 К).

Концентрационный максимум подвижности в кристалле HgSe:Fe. Существование донорного уровня энергии в зоне проводимости матрицы приводит к концентрационному максимуму электронной подвижности - самому яркому эффекту, обнаруженному ранее в HgSe с примесями Fe [1,2, 8].

Теоретические основы описания концентрационного максимума подвижности в рамках модели резонансного рассеяния развиты в работе [6]. Зависимость электронной подвижности от концентрации примесей в резонансном интервале описывается формулой [11]:

М = М"м/п,)[а + sir?(т(¡¿Iп, + <р)] Л (2)

В этом выражении ср - фазовый сдвиг, отражающий отличие транспортного сечения рассеянии электронов от полного. Зависимость f(Net.) имеет минимум вблизи резонанса при и, &2n0j (значение, близкое к константе /А>) и максимум при rti» 2n0d-

Максимум в концентрационной зависимости подвижности электронов в HgSe:Fe является одним из основных эффектов резонансного рассеяния на донорных примесях. Его происхождение связано со стабилизацией электронной концентрации при возрастании концентрации донорных примесей в резонансном интервале [6]. В ходе заполнения локализованных состояний эффективный заряд каждой примеси уменьшается (< Fe3+), т.е. все примеси обладают одинаковым дробным зарядом. В результате рассеяние электронов проводимости на частично ионизованных примесных центрах ослабевает, а подвижность начинает расти. Рост подвижности продолжается до тех пор, пока не становится доминирующим нерезонансное рассеяние электронов проводимости, характерное для практически нейтральных примесей (~Fe2'), которое снова приводит к падению подвижности с ростом концентрации рассеивающих центров и, в итоге, к формированию максимума в интервале существования гибридизированных состояний.

Первые результаты по интерпретации данного эффекта на основе теории резонансного рассеяния представлены в работе [4].

В настоящей работе на системе HgSe с примесями Fe проведены детальные измерения температурных зависимостей удельного электросопротивления и коэффициента Холла (1,8 К < Т< 300 К) на широком наборе образцов из разных серий (Nfc = 2-1018 1-1021см"3). Рассчитана резонансная подвижность fi0- Определены уточненные значения параметров а (относительной доли нерезонансных фаз в проводимости) и (р (сдвига резонансной фазы), приближенные оценки которых были сделаны в работе [4].

На рис. 2. показаны экспериментальные значения подвижности электронов проводимости в зависимости от концентрации примесей Ее в Н§8е:Ре в диапазоне концентраций (2-Ю18 <Л^е<3-1020) см"3, полученные из измерений температурных зависимостей электросопротивления и коэффициента Холла (при 7*= 4.2 К) по формуле ^ =Ля/, и результат численной обработки. Экспериментальные значения холловской подвижности согласуются с данными из [4].

пс, Ю1всм3

Рис. 2. Зависимость подвижности электронов /у от концентрации примесей ЫГе в 1^8е:Ре (Т- 4.2 К). Символы - экспериментальные данные. Теоретическая кривая получена по формуле (2) при значениях параметров: а = 0.16, <р = 0.1, ц0 = 2,5-104 см2/(В сек) (резонансная подвижность электронов).

Теоретическая зависимость получена по формуле (2) аналогич-

ным способом, который использовался для описания экспериментальной зависимости концентрации п(ЫРе). Задавая пользовательскую функцию ¿1 = /(ЫРе) и значения параметров ц0 (резонансная подвижность при я, = 2п0(1) и пм, полученного из обработки зависимости п{МРе), определены уточненные значения резонансных параметров: а = 0,16, <р = 0,1. Параметр а описывает вклад нерезонансных фаз в рассеяние электронов проводимости на примесных центрах, и сдвиг фазы <р отражает отличие транспортного времени релаксации от времени жизни электронного состояния.

Итак, эффект концентрационного максимума подвижности в Н§Бе:Ре описывается в рамках модели гибридизации электронных примесных состояний [6, 11] во всем исследуемом диапазоне концентраций примесей Ре (210182 1020) см"3. В результате количественного анализа данного эффекта опреде-

лена резонансная подвижность электронов /ц и получены уточненные значения параметров ос, <р.

Температурные зависимости подвижности электронов в системе На5е;Ре. Зависимость электронной подвижности от температуры в Н^Бе с примесями Ре также отражает влияние резонансного рассеяния электронов на примесных центрах, которое приводит к характерным особенностям при низких температурах. Этот эффект исследовался ранее в экспериментах на ЩБе с примесями Бе в работах [1,2]. Теоретическая интерпретация отдельных экспериментов в рамках новой модели представлена в работе [4].

Температурная зависимость электронной подвижности с учётом проявления резонансного рассеяния электронов описывается формулой [11]:

где (3) <5, - резонансная фаза рассеяния, которая выражается через Ли Г. Основная особенность данной температурной зависимости состоит в том, что подвижность вблизи концентрационного максимума (при ~ 21019см'3) выходит на постоянное значение в зависимости от температуры при значительно более низкой температуре (при Т < 10 К), чем подвижность вне максимума (при ЛгРе>2-1019см-3). На рис. 3. представлены экспериментальные значения подвижности в зависимости от температуры в ^8е:Ре для концентрации примесей Л^е = 7-1019 см"3 и результат расчета.

а + ет'л2 [5г(е)-<р] а

, О)

0 10 20 30 40 50 Т, К

Рис. 3. Температурная зависимость подвижности электронов в Щ8е:Ре (Л^е= 7-1019см"3). Символы - экспериментальные данные, сплошная линия - теоретическая кривая, полученная по формуле (3) при значениях параметров: Л = 5 К, о = 0.15, (р = 0.1, /"= 60 К (полуширина резонансного интервала).

Теоретическая кривая ц(Г) получена по формуле (3) путем задания функции ц = f(T) и значений параметров ft0> no<¡, Л (полученных из численной обработки предыдущих эффектов). При использовании подгоночных параметров а, (р и Г проведена подгонка модельной кривой к экспериментальным точкам и определены следующие значения параметров: /"=60 К, а - 0.15, (р = 0.1. Полученные значения аир согласуются с параметрами, определенными из обработки зависимости ft(NFe) с точностью до 6 % и отличаются от данных из [4] на 25 % (т.к. подгонка осуществлялась по уточненной формуле, в которой учитывался только вклад резонансных электронов пм).

Таким образом, при исследовании электрических и гальваномагнитных свойств системы HgSe:Fe показано, что все наблюдаемые эффекты (стабилизация электронной концентрации, максимум подвижности и аномальные температурные зависимости подвижности) объясняются в рамках теории резонансного рассеяния [б] с учетом гибридизации электронных состояний на примесях. В результате количественного анализа комплекса экспериментальных данных определен набор параметров, характеризующих гибридизиро-ванные состояния примеси Fe в кристалле HgSe: ег= 215 мэВ (энергия резонансного уровня Fe), А=5К (полуширина пика в плотности состояний электронов), Г= 60 К (полуширина резонансного интервала), nod = 2,6-1018см"3 (резонансная концентрация донорных электронов), а = 0,15 (относительная доля нерезонансных фаз рассеяния в проводимости), <р = 0,1 (сдвиг резонансной фазы), ¡io - 2,5-10 см2/(В с) (резонансная подвижность электронов).

Температурные и концентрационные зависимости подвижности электронов в кристалле HgSe:Cr. Настоящий раздел посвящен анализу экспериментальных данных по температурным и концентрационным зависимостям электронной подвижности, которые были получены нами на другом объекте исследований гибридизированных состояний - кристалле HgSe:Cr. Наблюдаемые закономерности, которые свидетельствуют о существовании резонансных донорных состояний в рассматриваемых системах, обсуждаются на основе предложенной теории [6]. Ранее в работе [7] были представлены отдельные экспериментальные результаты, относящиеся к системам с хромом.

В настоящей работе на системе HgSe с примесями Сг проведены детальные измерения температурных зависимостей удельного электросопротивления и коэффициента Холла (1,8 К < Т< 300 К) на наборе образцов (Nc, = 3-Ю18 6'102 см"3), экспериментально определены значения подвижности электронов, построены зависимости подвижности от температуры и концентрации примесей Сг, и впервые выполнен их количественный анализ в рамках модели гибридизации электронных состояний. Установлено, что в HgSe:Cr электронная подвижность с ростом температуры изменяется немонотонно (см.рис.4). В интервале температур (2 ■*■ 40) К наблюдается слабый рост подвижности, а при 40 К < Т< 300 К она плавно спадает. При этом формиру-

ется слабый максимум, который, как мы полагаем, связан с ослаблением рассеяния электронов на примесях в условиях гибридизации.

Результаты теоретической аппроксимации экспериментальных данных по холловской подвижности в зависимости от температуры в интервале от 2 до 150 К в образцах HgSe:Cr двух составов приведены на рис.4.

Численная обработка экспериментальных данных по подвижности позволила определить значения резонансных параметров примесей Сг: /j0, n0j (задаются), А, Г, а, <р (подгоночные параметры). Полученное значение полуширины резонансного уровня энергии примеси Сг. А - 90 К на порядок больше, чем у примеси Fe, а параметр а = 0,001. При этом величина концентрации электронов проводимости пе(ер), полученная из эффекта Холла, близка к значению 1-1018см"3 в широком интервале концентраций Сг (10181020 см"3), а п0е (концентрация электронов проводимости HgSe) по известным оценкам [7] составляет порядка ~ 0,51018см"3.

ю

0 25 50 75 100 125 150

т. к

Рис. 4. Температурные зависимости электронной подвижности в Н§8е:Сг для концентраций примесей Сг: 1 - МО18 см"3; 2 - МО19 см"3; 3 -1-102Осм"3. Подгоночные кривые получены по формуле (3) с параметрами А = 90 К, а = 0.001, <р = 0Л, Г= 200 К.

Таким образом, установлено, что в исследуемых кристаллах Н§Бе:Сг концентрация по порядку величины равна 1017см"3, энергия донорного уровня бг близка к энергии Ферми собственных электронов и, согласно оценке по концентрации пе(£р), составляет ~ 70 мэВ [5]. Полученное значение параметра а оказалось более чем на порядок меньшим, чем для примесей Ре. Это отражается в более широком концентрационном интервале влияния резонансного рассеяния электронов проводимости на примесях Сг.

Построена зависимость относительной электронной подвижности в ^8е:Сг от концентрации примесей хрома (Т= 4.2 К), которая была рассчитана по параметрам, полученным подгонкой кривых на рис. 4. Эта зависимость

описывает предсказываемый теорией концентрационный максимум подвижности.

Итак, при экспериментальном исследовании электрических и гальваномагнитных свойств Н§8е:Сг установлено, что наблюдаемые эффекты (концентрационный максимум подвижности, аномальные температурные зависимости подвижности) также описываются теорией резонансного рассеяния с учетом гибридизации электронных состояний на примесях Сг [6].

В итоге анализа экспериментальных данных впервые получены значения параметров, характеризующих гибридизированные электронные состояния примеси Сг в ^Бе: Л = 90 К, Г= 200 К, а= 0.001, ц0 = 7200 см2/(В с), (р - 0.1. Такое резкое отличие в значениях параметров дом систем с Ре и Сг связано, во - первых, с тем, что примесный уровень Сг расположен ниже по энергии, чем уровень Ре, что приводит к уширению уровня [7]. И, во-вторых, кристаллы ^Бе:Сг более дефектны в отличие от системы Н§8е:Ре, что приводит к увеличению вклада резонансной фазы рассеяния в проводимость и, соответственно, к уменьшению параметра а.

В четвертой главе рассмотрены вопросы, связаиные с влиянием резонансного рассеяния электронов проводимости на параметры квантовых ос-цилляций Шубникова - де Гааза ЩБегРе, а также приведен итоговый набор параметров гибридизированных состояний примеси Ре.

Особенности концентрационной зависимости а-фактора электронов проводимости в Не8е:Ре. Влияние резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях в кристаллах Н§8е:Ре отражается в концентрационной зависимости % - фактора, немонотонность которой впервые обнаружена нами в экспериментах по исследованию квантовых осцилляций Шубникова - де Гааза.

Осцилляции магнитосопротивления исследовались в стационарных магнитных полях напряженностью Н < 50 кЭ в интервале температур 1.8К<Т<4.2К на образцах ЩБе:Ре с различным содержанием примесей Аг/.> = (21018-И-1021)см'3, на которых ранее были проведены исследования удельного электросопротивления и эффекта Холла.

Появление дублетной структуры максимумов осцилляций поперечного магнитосопротивления при направлении магнитного поля Н || [110] позволило экспериментально определить спиновое расщепление уровней Ландау. По положению расщепленных пиков по формуле н*„ _ 2И+\+у определены

Я; 2^ + 1-и

значения параметра спинового расщепления V и £-фактора электронов для различных концентраций примесей Ре, где г_и т ■ Из температурных зависимостей амплитуд осцилляций определена эффективная масса электронов проводимости: т/тд = 0.064-^0.068 (в интервале существования гибридизации). В расчетах использовалось усредненное значение эффективной массы

т/т0 - 0,066, которое согласуется с данными из [1]. Полученная концентрационная зависимость представлена на рис. 5.

Особенности концентрационной зависимости § - фактора электронов в кристалле Р^е^е, в отличие от уже выявленных такого рода аномалий, целиком обусловлены обменным взаимодействием электронов в делокализо-ванных и локализованных состояниях. Теоретическое описание этого эффекта развито на основе квантовой теории электронной жидкости в рамках приближений, изложенных в работе [9].

25

20

15

10 5

1 10 100 л/ре(10"), см"3

Рис. 5. Зависимость g - фактора электронов проводимости от концентрации примесей железа в Н§8е:Ре.

Формула для описания концентрационного минимума фактора спектроскопического расщепления имеет следующий вид [9]:

- параметр, характеризующий межэлектронное взаимодействие; % - часть магнитной восприимчивости, отвечающая вкладу локализации гиб-ридизированных состояний.

Концентрационная зависимость величины % имеет ярко выраженный максимум при концентрации примесей Ре, отвечающей интервалу гибридизации [10]. Таким образом, при положительном параметре 4* развитая теория предсказывает минимум в концентрационной зависимости £ - фактора электронов проводимости Н§8е:Ре, что согласуется с наблюдаемой закономерностью, полученной нами в экспериментах.

Параметры гибридизированных электронных состояний примесей Ре в кристалле В диссертации проведено систематическое экспериментальное исследование электрических и гальваномагнитных свойств Н£8е:Ре на широком наборе образцов из разных серий. В концентрационном интервале

существования гибридизированных состояний наблюдались низкотемпературные эффекты: стабилизация электронной концентрации, максимум электронной подвижности, особенности в температурных зависимостях подвижности, минимум температуры Дингла и немонотонная зависимость §-фактора. Для каждого эффекта проведено количественное описание по уточненным формулам теории резонансного рассеяния [11] и определены резонансные параметры (из независимых экспериментов), которые согласуются между собой с точностью ~10%.

В итоге получен набор параметров гибридизированных состояний Ре, который описывает реальную электронную структуру исследуемого резонансного уровня (см. таблицу 1.).

Таблица I. Параметры гибридизированных электронных состояний примеси Ре в ЩБе.

л, Г, а, Щ<1, Ио, Ю4 ч>.

мэВ К к б/разм. 1018 см"3 см2/Вс б/разм.

n(Níe) 215 5 - - 2,6 - -

иШ - - - 0,16 - 2,5 0,1

М(Т) - 5 60 0,15 - - 0,1

TD(NTe) - - - 0,11 - - -

Итоговые значения 215 ± 10,0 5 ±0,5 60 ±6,0 0,14 ±0,02 2,6 ±0,2 2,5 ±0,1 0,10±0,01

В горизонтальных строках таблицы показаны наборы значений резонансных параметров, иллюстрирующие погрешность их определения из количественного описания различных эффектов, не превышающую 10-15 %. Приведенные значения параметров соответствуют теоретическим представлениям о гибридизированных состояниях. Полученные в настоящей работе результаты свидетельствуют о том, что разработанная В.И.Окуловым теория резонансного рассеяния адекватно описывает эффекты гибридизации примесных электронных состояний Fe в полосе проводимости кристалла HgSe.

В пятой главе изложены результаты исследования температурных зависимостей магнитной восприимчивости соединения HgSe:Co.

Концентрационная зависимость константы Кюри в магнитной восприимчивости кристалла HgSe:Co. Проведены измерения температурных зависимостей магнитной восприимчивости кристалла HgSe:Co на серии образцов с различной концентрацией примесей 1-1018см"3 < Nc„ < 6- Ю20см"3 в интервале температур (2-300) К. Обнаружено, что при понижении температуры слабый

диамагнитный отклик сменяется кюри-вейсовским парамагнитным, указывающим на присутствие в соединениях магнитных ионов Со.

Магнитная восприимчивость 1^8е:Со определяется диамагнитным вкладом кристалла-матрицы ЩБе и парамагнитным вкладом от примесей Со. По экспериментальным данным из температурно-независимой части х в интервале (200-300) К получены значения диамагнитного вклада хо в полную восприимчивость ЩБе:Со в резонансном интервале. Для парамагнитного примесного вклада построены зависимости обратной восприимчивости от температуры для резонансного интервала концентраций примесей Со. Данные для образца с концентрацией Л^о < 51018см"3 представлены на рис.6. Видно, что в низкотемпературной области (2-30) К магнитная восприимчивость локализованных моментов на примеси Со подчиняется закону Кюри-Вейса.

т, к

Рис. 6. Температурная зависимость обратной магнитной восприимчивости локализованных моментов на примесях Со в HgSe (Nco~ 5-1018 см"3).

С помощью линейной аппроксимации температурных зависимостей 1 ¡(Х'ХоУ определены значения постоянной Кюри. Установлено, что константа Кюри С имеет линейную зависимость от концентрации примесей Nc0- Формула для константы Кюри [12]:

C=a(SíQ)(no/v) + a(S}[nt-(no</v)]. (5)

При численной подгонке концентрационной зависимости C(NCo), задаваемой формулой (5), рассматривались варианты, отвечающие различным предположениям. Согласно первому варианту примеси Со не являются до-норными, тогда в выражении (5) следует принять, что п0а = 0. Однако экспериментальная зависимость константы Кюри имеет линейный коэффициент, так что согласно этим данным примеси Со являются донорными.

При последующей обработке в соответствии с принятым предположением о расположении энергетических уровней примеси полагаем, что спин иона Si0 близок к 5/2. Тогда нужно рассмотреть два варианта: однократная ионизация примеси (v = 1, спин S/ близок к 2) и двукратная ионизация примеси (v = 2, спин St близок к 3/2).

При теоретическом анализе концентрационной зависимости константы Кюри оказалось, что первый вариант (v = 1) отвечает концентрации n0j, превышающей холловскую концентрацию электронов (пе = (2-К2,2)-1018см"3, получено из эффекта Холла). Подгоночная прямая для второго варианта (v = 2), отвечающая значениям S, =(1,52 ±0,04) и nod - 0,51018см"3, и экспериментальные значения константы Кюри приведены на рис.7.

Полученное значение эффективного спина примеси кобальта S, согласуется со значением спина свободного иона Со2+ [12, с. 124].

го,-:-

15

s о ьг ч

10

о UK-.-1-.-1-.-1-.-I-,-!_

0 1 2 3 4 5

«с„.Ю"см-3

Рис. 7. Концентрационная зависимость константы Кюри в магнитной восприимчивости локализованных моментов на примесях Со в Символы (■) - экспериментально

определенные значения постоянной Кюри в резонансном интервале, сплошная линия — результат расчета по формуле (5). Я, =(1.52 ±0.04).

Важно также, что в итоге проведенного численного анализа определена величина резонансной концентрации донорных электронов кобальта иол которая оказалась значительно меньшей, чем наблюдаемая холловская концентрация электронов пе. Этот результат объясняет, почему гибридизация примесных электронных состояний и резонансное рассеяние электронов проводимости на примесях кобальта слабо проявляется в кинетических и магнитных явлениях, наблюдаемых на системе Н§Бе:Со.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В итоге исследований кинетических и магнитных свойств HgSe с примесями переходных металлов (Со, Cr, Fe) в широком диапазоне составов (1-1018см-3<Лгс„<6-102Осм-3; З'1018см'3 <NCl < 6-Ю20см; 2-1018см"3 <Nfc < 11021см~3) установлено, что наблюдаемые низкотемпературные эффекты подтверждают наличие гибридизированных состояний примесных d-электронов в полосе проводимости матрицы.

1. На основе теории резонансного рассеяния проведен количественный анализ концентрационных и температурных зависимостей проводимости и магнитной восприимчивости, который позволил определить основные параметры гибридизированных состояний примесей Со и Сг в HgSe. В результате количественного описания новых экспериментальных данных по низкотемпературным эффектам в HgSe:Fe получены параметры гибридизации на примеси Fe (им = 2,61018см3, ^„ = 2,5-104см2/(В с), Г= 60 К, ег = 2\5 мэВ) и составлен набор значений физических параметров, который описывает реальную электронную структуру исследуемого донорного уровня Fe.

2. В экспериментах по исследованию эффекта Шубникова - де Гааза в кристалле HgSe:Fe обнаружен концентрационный минимум g-фактора электронов проводимости в резонансном интервале концентраций примесей Npc= (К2)-1019см"3. Показано, что немонотонная концентрационная зависимость g-фактора объясняется межэлектронным взаимодействием электронов в локализованных и делокализованных состояниях и связана с резонансной аномалией магнитной восприимчивости локализованной части электронной плотности.

3. В кристаллах HgSe:Cr исследованы температурные зависимости электросопротивления и коэффициента Холла в широком интервале концентраций примесей хрома (3-1018 <NCr < 6-Ю20) см"3 и температур (2 300) К. Показано, что наблюдаемые особенности электронных свойств данных систем (аномальные температурные зависимости электронной подвижности и концентрационный максимум подвижности) предсказываются теорией резонансного рассеяния с учетом гибридизации электронных состояний на примесях.

В результате количественного описания резонансных эффектов в рамках предложенной модели определены значения параметров, характеризующих гибридизированные состояния электронов на примеси Сг в HgSe (J = 90 К, Г = 200 К, а = 0.001, ju0 = 7200 см2/(В с), <р = 0.1).

4. В экспериментах по исследованию температурных зависимостей магнитной восприимчивости системы HgSe:Co в концентрационном интервале (1-1018 <NCо < 6-Ю20) см"3 и диапазоне температур (2-300) К установлено, что в низкотемпературной области (2-30) К магнитная восприимчивость локализованных моментов на примесях Со подчиняется закону Кюри-Вейса и постоянная Кюри С линейно зависит от концентрации примесей.

В итоге анализа концентрационной зависимости константы Кюри в примесной магнитной восприимчивости кристалла HgSe:Co установлено, что в полосе проводимости матрицы HgSe существуют резонансные донорные уровни Со. Определены значения параметров гибридизации электронных состояний на примесях Со: эффективный спин (S, = 1.52), резонансная концентрация донор-ных электронов (n0j= 0.51018 см"3).

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Цидильковский И.М. Бесщелевые полупроводники с магнитными примесями, образующими резонансные донорные состояния // УФН. 1992. Т. 162. №2. С. 63-105.

2. Mycielski J. Formation of a superlattice of ionized resonant donors or acceptors in semiconductors // Sol. State Com. 1986. V. 60. N 2. P. 165 - 168.

3. Кикоин К. А. Электронные свойства примесей переходных металлов в полупроводниках. - Москва: Энергоатомиздат, 1991.303 с.

4. Окулов В.И., Сабирзянова Л.Д., Сазонова К.С., Паранчич С.Ю. Низкотемпературные аномалии подвижности и осцилляции Шубникова - де Гааза при резонансном рассеянии электронов на донорных примесях в полупроводниках. Объяснение на основе подхода Фриделя // ФНТ. 2004. Т. 30. № 4. С. 441-446.

5. Окулов В.И., Королев A.B., Лончаков А.Т., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Сабирзянова Л.Д., Паранчич С.Ю., Андрийчук М.Д., Романюк В.Р. Экспериментальное исследование проявлений резонансного рассеяния электронов проводимости на примесях переходных элементов в селениде ртути // ФНТ. 2005. Т. 31. № 10. С. 1143-1152.

6. Окулов В.И. Эффекты резонансного рассеяния электронов на донорных примесях в полупроводниках// ФНТ. 2004. Т. 30. № 11. С. 1194 -1202.

7. Глузман Н.Г., Леринман Н.К., Сабирзянова Л.Д., Цидильковский И.М., Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Резонансный донорный уровень хрома в селениде ртути // ФТП. 1991. Т. 25. № 1. С. 121 -123.

8. Miller М.М., Reifenberger R. Effect of Fe on the conduction band of HgSe//Phys. Rev. B. 1988. V. 38. № 6. P. 4120-4126.

9. Окулов В.И., Говоркова Т.Е., Алыпанский Г.А., Королев A.B., Паранчич С.Ю. Влияние гибридизации примесных электронных состояний на квантовые магнитоосцилляционные явления в селениде ртути с примесями железа // ФНТ. 2008. Т.34. № 6. С.613-616.

10. Окулов В.И., Алыпанский Г.А., Константинов В.Л., Королев A.B., Нейфельд Э.А., Сабирзянова Л.Д., Памятных Е. А., Паранчич С.Ю. Магнитная восприимчивость резонансных донорных примесей переходных элементов в полупроводниках // ФНТ. 2004. Т. 30. № 5. С. 558 - 562.

11. Окулов В.И., Говоркова Т.Е., Гудков В.В., Жевстовских И.В., Королев A.B., Лончаков А.Т., Окулова К.А., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Низ-

котемиературные эффекты резонансных электронных состояний на примесях переходных элементов в кинетических, магнитных и акустических свойствах полупроводников // ФНТ. 2007. Т.ЗЗ. № 2-3. С.282-290.

12. Вонсовский C.B. Магнетизм. - Москва: Наука, 1971.1032 с.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Окулов В.И., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Королев A.B., Лончаков А.Т., Сабирзянова Л.Д., Паранчич С.Ю., Андрийчук М.Д., Романюк В.Р. Экспериментальное исследование проявлений резонансного рассеяния электронов проводимости на примесях переходных элементов в селениде ртути // ФНТ. 2005. Т. 31. N 10. С. 1143 - 1152.

2. Окулов В.И., Говоркова Т.Е., Гудков В.В., Жевстовских И.В., Королев A.B., Лончаков А.Т., Окулова К.А., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Низкотемпературные эффекты резонансных электронных состояний на примесях переходных элементов в кинетических, магнитных и акустических свойствах полупроводников//ФНТ. 2007. Т. 33. N 2/3. С. 282-290.

3. Алыпанский Г.А., Говоркова Т.Е., Окулов В.И., Королев A.B., Паранчич С.Ю. Влияние гибридизации примесных электронных состояний на квантовые магнитоосцилляционные явления в селениде ртути с примесями железа//ФНТ. 2008. Т. 34. N6. С. 613-616.

4. Окулов В.И., Алыпанский Г.А., Говоркова Т.Е., Константинов В.Л., Королев A.B., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Определение эффективных магнитных моментов гибридизированных электронных состояний примесей по концентрационной зависимости константы Кюри // ФММ. 2009. Т. 108. №2. С. 124-128.

5. Окулов В.И., Говоркова Т.Е., Гудков В.В., Жевстовских И.В., Лончаков А.Т., Паранчич С.Ю. Низкотемпературные резонансные эффекты гибридизированных электронных состояний примесей железа в селениде ртути // Труды XXXIV Совещания по физике низких температур, Ростов-на-Дону 2006. Т. 2. С. 100-102.

6. Окулов В.И., Королёв A.B., Памятных Е.А., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Паранчич С.Ю. Магнетизм гибридизированных состояний примесей кобальта в селениде ртути // Новые магнитные материалы микроэлектроники. Сб. трудов XX международной школы-семинара, Москва - 2006. С. 895.

7. Окулов В.И., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Королёв A.B., Курмаев Э.З., Лончаков А.Т., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Обнаружение и исследование проявлений резонансных донорных энергетических уровней примесей переходных элементов в селениде ртути // Тезисы докладов VII Российской конференции по физике полупроводников, Москва - 2005. С. 59.

8. Говоркова Т.Е., Альшанский Г.А., Королев A.B., Лончаков А.Т., Окулов В.И., Паранчич С.Ю. Проявление резонансного рассеяния и гибридизации состояний электронов на примесях переходных элементов в магнитоос-цилляционных эффектах в селениде ртути // Тезисы докладов VIII Российской конференции по физике полупроводников, Екатеринбург - 2007. С. 374.

9. Альшанский Г.А., Говоркова Т.Е., Королев A.B., Окулов В.И., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Проявление концентрационной зависимости g-фактора электронов в квантовых осцилляционных явлениях в селениде ртути с примесями железа // Тезисы докладов XVII Уральской международной зимней школы по физике полупроводников, издание УрО РАН, Екатеринбург -2008. С. 137.

10. Окулов В.И., Альшанский Г.А., Говоркова Т.Е., Лончаков А.Т., Окулова К.А., Подгорных С.М., Паранчич С.Ю. К экспериментальному обоснованию гибридизации электронных состояний на примесях переходных элементов в полупроводнике // Тезисы докладов IX Российской конференции по физике полупроводников, Новосибирск - Томск - 2009. С. 214.

Отпечатано на Ризографе ИФМ УрО РАН тираж 100 зак.73 объем 1 п.л. формат 60x84 1/16 620990 г.Екатеринбург, уп.С.Ковалевской, дом 18

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Низкотемпературные электронные свойства селенида ртути с примесями переходных металлов и теоретическое описание их особенностей (литературный обзор).

1.1. Резонансные электронные состояния в кристаллах селенида ртути с примесями переходных металлов.

1.2. Низкотемпературные электронные свойства

§8е с примесями железа и их описание в рамках моделей без учета гибридизации.

1.3. Описание особенностей кинетических эффектов в селениде ртути с примесями железа на основе теории резонансного рассеяния с учетом гибридизации.

1.3.1. Эффекты резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях переходных металлов в бесщелевых кристаллах.

1.3.2. Электронная концентрация и энергия Ферми.

1.3.3. Электронная подвижность.

1.3.4. Магнитная восприимчивость.

ГЛАВА 2. Методика эксперимента.

2.1. Описание и схемы установок для измерения электрических, гальваномагнитных и магнитных свойств проводников.

2.1.1 .Установка для измерения гальваномагнитных эффектов в стационарных магнитных полях УГМЭ - 350.

2.1.2. Многофункциональная установка РРМ8 — 9 для исследования электрических и гальваномагнитных свойств.

2.1.3. Высокочувствительный магнитометр МРМ8 - ХЬ для исследования магнитных свойств.

2.2. Образцы для исследования.

2.2.1. Методика выращивания кристаллов Б£]хРех8е, контроль состава и качества исследуемых материалов.'.

2.2.2. Приготовление образцов для электрических, гальваномагнитных и магнитных измерений.

ГЛАВА 3. Эффекты гибридизации электронных состояний примесей железа и хрома в концентрационных и температурных зависимостях электронной концентрации и подвижности в селениде ртути.

3.1. Исследования на кристаллах селенида ртути с примесями железа.

3.1.1. Экспериментальные данные по эффекту Холла и удельному электросопротивлению.

3.1.2. Стабилизация электронной концентрации и энергии Ферми.

3.1.3. Концентрационный максимум электронной подвижности.

3.1.4. Температурные зависимости подвижности электронов.

3.2. Температурные и концентрационные зависимости электронной подвижности кристаллов селенида ртути с примесями хрома.

3.3. Выводы.

ГЛАВА 4. Влияние резонансного рассеяния электронов на осцилляции

Шубникова-де Гааза и параметры гибридизированных электронных состояний примесей Бе в Б^е.

4.1. Эффект Шубникова — де Гааза в селениде ртути с примесями железа. Экспериментальные данные и их анализ.

4.2. Концентрационный минимум температуры Дингла.

4.3. Особенности концентрационной зависимости

§-фактора.

4.4. Параметры гибридизированных электронных состояний примесей Бе в кристалле Н£8е.

4.5. Выводы.

ГЛАВА 5. Магнитная восприимчивость резонансных состояний и определение спина донорных с! - примесей в селениде ртути.

5.1. Концентрационная зависимость константы Кюри в магнитной восприимчивости селенида ртути с примесями железа.

5.2. Донорный характер и спин кобальта в селениде ртути.

5.3. Выводы.

Исследование рассеяния носителей заряда на заряженных и нейтральных примесных центрах в металлах и полупроводниках является одной из фундаментальных проблем физики твердого тела. Несмотря на многочисленные работы в данной области, остается ряд нерешенных вопросов, связанных с влиянием резонансных примесных состояний на явления переноса в объемных кристаллах.

Соединения типа П-1У, легированные Зс1-переходными металлами (Бе, Со, Сг и др.), являются перспективными объектами для решения таких задач. Отличительной особенностью этих систем является то, что примеси переходных 3с1 - металлов могут образовывать резонансные донорные уровни в полосе проводимости кристалла-матрицы. С ростом содержания примесей энергия Ферми электронов проводимости стабилизируется на резонансном с1-уровне, и наблюдается известный эффект «зацепления» энергии Ферми. Это приводит к резонансному рассеянию электронов проводимости на примесях и формированию системы промежуточной валентности. Происходит гибридизация делокализованных (зонных) и локализованных на примесных центрах электронных состояний. Этот эффект приводит к существенному изменению характера рассеяния электронов проводимости на примесях и проявляется в необычных концентрационных и температурных зависимостях кинетических коэффициентов исследуемых кристаллов. Поэтому комплексные исследования эффектов гибридизации имеют большое значение для развития представлений о влиянии резонансных донорных состояний переходных <1-металлов на физические свойства широкого класса легированных систем.

Детальные исследования гибридизированных электронных состояний, проводились ранее для валентной полосы энергий в широкозонных кристаллах [1]. Что касается явлений гибридизации в полосе проводимости, которые характерны для узкощелевых и бесщелевых кристаллов, то до недавнего времени их роль недооценивалась. Экспериментальные данные, полученные на этих системах, описывались на основе теоретических моделей, не учитывающих гибридизацию [2-6]. Однако недавно в работах [7,8] было показано, что именно проявлениями резонансного рассеяния электронов проводимости на донорных примесях объясняются аномалии в низкотемпературных электронных свойствах данных соединений.

Таким образом, для обозначенного выше класса систем стало актуальным детальное исследование эффектов гибридизации состояний и резонансного рассеяния электронов. Связанные с влиянием донорных примесей аномальные закономерности наблюдались при низких температурах в проводимости, гальваномагнитных, магнитных и других эффектах. Основным объектом для их изучения стал кристалл с примесями Зс1-переходных металлов, в котором такие закономерности проявляются особенно ярко.

Цель диссертационной работы - комплексное экспериментальное исследование электронных свойств и количественное описание низкотемпературных аномалий, связанных с проявлениями примесей переходных металлов (Ре, Сг, Со) в полосе проводимости Н^е, в рамках теории резонансного рассеяния.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи: 1. Исследовать кинетические и магнитные свойства кристалла Е^8е:Ре в

152 01 о диапазоне составов (2-10 1-10 ) см" . Провести количественный анализ концентрационных и температурных зависимостей проводимости и магнитном восприимчивости в. рамках теории резонансного рассеяния и определить набор значений физических параметров, который описывает электронную структуру донорного уровня Бе.

2. Изучить влияние гибридизированных электронных состояний примесей Бе на параметры квантовых осцилляций Шубникова — де Гааза в кристалле Н£8е:Ре. С этой целью исследовать поперечное магнитосопротивление данного соединения с различной концентрацией примесеи см" . Проанализировать концентрационные зависимости температуры Дингла и £-фактора электронов проводимости на основе развитой теории и определить параметры модели.

3. Исследовать роль гибридизации электронных состояний на примесях Сг в низкотемпературных кинетических свойствах Н^е. Для этого провести измерения температурных зависимостей удельного электросопротивления р{Т) и коэффициента Холла 7?н(7) кристалла Н^БегСг с различной

1В 20 3 концентрацией примесей (3*10 < ТУсг <6-10 ) см" . Провести количественное описание концентрационных и температурных зависимостей кинетических коэффициентов исследуемых систем и определить основные параметры гибридизированных состояний на примесях Сг.

4. Оценить вклад, который вносит магнетизм гибридизированных электронных состояний примесей Со в магнитную восприимчивость ^8е. С этой целью провести исследование температурных зависимостей магнитной восприимчивости хСО соединения Щ8е:Со в интервале концентраций (1-1018<#со <6-Ю20) см" . Определить из экспериментальных данных эффективный спин примеси кобальта и резонансную концентрацию донорных электронов

Научная новизна. В работе проведено комплексное исследование кинетических и магнитных явлений в кристалле HgSe с примесями переходных металлов (Со, Сг, Бе) в широком диапазоне концентраций примесей, температур, магнитных полей и выполнено количественное описание низкотемпературных; эффектов с целью определения параметров гибридизированных; электронных состояний примесей. .

1. В итоге детального экспериментального" исследования и количественного описания низкотемпературных аномалий? электронных, свойств кристалла Г^БегЕе (стабилизации^ электронной концентрации, максимума подвижности' и особенностей в температурных зависимостях подвижности) определены параметры гибридизации электронных состояний на примесях Бе {п0с1 — резонансная концентрация донорных электронов, ц0 — резонансная подвижность электронов, Г — полуширина резонансного интервала, ег — энергия резонансного уровня) и получен набор значений физических параметров, который описывает реальную электронную структуру исследуемого донорного уровня Бе.

2. В результате исследования осцилляций Шубникова — де Гааза на двух сериях образцов Н£;8е:Ге с различной концентрацией примесей Бе (2-1018 < Л'ре < 1-1021) см"3 определена величина фактора спектроскопического расщепления уровней Ландау. Обнаружено, что g-фaктop электронов проводимости немонотонно изменяется с увеличением концентрации примесей Ре. В интервале (1-1019 < Л^е < 2-1019) см"3 наблюдается минимум g-фактора, который связан с резонансной аномалией магнитной восприимчивости локализованной части электронной плотности и объясняется обменным взаимодействием электронов в гибридизированных состояниях.

3. В экспериментах по исследованию температурных зависимостей электросопротивления и коэффициента Холла в кристалле Е^;8е:Сг в

1Й ЛЛ о интервале концентраций — (3-10 6-10 ) см" и температур (2 -^- 300) К наблюдались, особенности в« поведении электронной подвижности: в зависимости от температуры и- концентрации примесей. Показано, что данные аномалии электронных свойств £^8е:Сг связаны с влиянием примесных электронных состояний и описываются теорией резонансного рассеяния. Определены параметры резонансного уровня* Сг в Б^е: полуширина, пика в плотности состояний А, относительная доля» нерезонансных фаз рассеяния а, сдвиг резонансной фазы ср, Г и

4. При экспериментальном исследовании магнитной восприимчивости системы !^8е:Со в концентрационном интервале примесей

1 о ОЛ "5

Л^со = (МО -6-10 )см" и диапазоне температур (2 ^ 300) К установлено, что в области низких температур (2-^-30) К магнитная восприимчивость локализованных моментов на примесях Со описывается законом Кюри-Вейса, а константа Кюри линейно растет с концентрацией примесей. Показано, что экспериментально определенная концентрационная зависимость константы Кюри свидетельствует о существовании в полосе проводимости ЩЭе резонансного уровня Со. Рассчитаны параметры, описывающие электронные состояния примеси Со: эффективный спин Б, и резонансная концентрация донорных электронов

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований концентрационных и температурных зависимостей кинетических и магнитных параметров соединений Н§8е:Ре, Н§8е:Сг, Н§8е:Со, которые свидетельствуют об общих закономерностях в электронных свойствах, связанных с наличием гибридизированных состояний примесей в полосе проводимости Н§8е. Экспериментальные зависимости описываются в рамках модели резонансного рассеяния: концентрационные зависимости электронной концентрации (ТН^Бе с примесями Бе, Со); концентрационные зависимости электронной подвижности (Б^е с примесями Бе, Сг); температурные зависимости электронной подвижности (ЩБе с примесями Бе, Сг); концентрационные зависимости константы Кюри (Н^е с примесями Бе, Со).

2. Определение набора физических параметров гибридизированных состояний примеси Бе, который описывает реальную электронную структуру резонансного донорного энергетического уровня в полосе проводимости-кристалла-матрицы Н^Бе.

3. Обнаружение минимума в концентрационной зависимости g-фaктopa электронов проводимости в системе Н§8е:Ре, который обусловлен обменным взаимодействием зонных электронов с 3с1-электронами ионов Ре.

4. Анализ температурных зависимостей электронной подвижности кристалла Н§8е:Сг в рамках модели резонансного рассеяния электронов проводимости на примесях. Получены численные оценки параметров гибридизации электронных состояний на примесях Сг: полуширины пика в плотности состояний, относительной доли нерезонансных фаз рассеяния, резонансной подвижности, полуширины резонансного интервала,

5. Количественное описание концентрационной зависимости константы Кюри в примесной магнитной восприимчивости кристалла Н^;8е:Со в рамках модели гибридизации электронных состояний на примесях, которая линейно зависит от концентрации примесей Со. Определены параметры = 1.52

1 о "5 эффективный спин) и 0.5-10 см" (резонансная концентрация донорных электронов Со).

Научная и практическая ценность работы. Диссертационная работа выполнена по плану РАН (тема № г.р. 01.2.006 13395), а таюке в рамках инициативных проектов РФФИ (грант № 03-02-16246, грант № 06-02-16919, грант № 09-02-01389). Экспериментальные результаты, полученные в работе, и их интерпретация развивают представления о гибридизации примесных электронных состояний в полосе проводимости объемного кристалла и ее влиянии на низкотемпературные электронные свойства. Научная и практическая ценность работы состоит: в получении комплекса экспериментальных данных по электрическим, гальваномагнитным и магнитным свойствам кристаллов ^Бе:Ме

Ме = Ре, Со, Сг), которые подтверждают существование гибридизированных состояний примесей в полосе проводимости кристалла-матрицы;

• в определении физических параметров гибридизированных состояний примесей переходных металлов, которые содержат информацию об электронной структуре исследуемых донорных уровней.

Личный вклад автора. Комплекс работ, выполненных автором, включал в себя: проведение экспериментов по измерению температурных зависимостей электросопротивления, коэффициента Холла, эффекта Шубникова - де Гааза кристалла HgSe:Fe совместно с к.ф.-м.н., с.н.с. Сабирзяновой Л.Д., обработку экспериментальных данных. С использованием стандартного программного пакета MathCAD - 13.0 автором проведено количественное описание всех концентрационных и температурных зависимостей кинетических и термодинамических коэффициентов кристаллов HgSe:Fe, HgSe:Co, HgSe:Cr в рамках теории резонансного рассеяния, разработанной Окуловым В.И., и определены параметры модели.

В работе использовались данные по магнитным измерениям для кристаллов HgSe:Fe и HgSe:Co и по температурным зависимостям электросопротивления и коэффициента Холла для кристалла HgSe:Cr, полученные соавтором публикаций к.ф.-м.н. Королевым A.B. в центре магнитометрии Института физики металлов УрО РАН.

Постановка задачи, планирование экспериментов, обсуждение результатов, написание статей и тезисов докладов проводились совместно с научным' руководителем.

Степень достоверности результатов, приведенных в диссертации, обеспечивается использованием аттестованных монокристаллических образцов, применением современных апробированных методик измерений на аттестованных приборах, воспроизводимостью результатов измерений, использованием лицензионных программных пакетов для обработки экспериментальных данных (0rigin-8.0, MathCAD-13.0) и обсуждением, результатов исследования на основе общепринятых представлений физики твердого тела.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были представлены на следующих конференциях: VII Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники — 2005», Москва (2005); XXXIV Совещание по физике низких температур, Ростов-на-Дону — п. Лоо (2006); XX Международная школа-семинар «Новые магнитные материалы микроэлектроники», Москва (2006); XVI Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург-Кыштым (2006); VIII Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники-2007», Екатеринбург (2007); XVII Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург-Новоуральск (2008); а также на семинарах кафедры низких температур Физического факультета МГУ, Москва (2008), кафедры компьютерной физики Физического факультета УрГУ, Екатеринбург (2009), на семинарах лаборатории полупроводников и полуметаллов ИФМ УрО РАН (2007, 2008, 2010) и на научной сессии Института физики металлов УрО РАН по итогам 2007 года.

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией — 4, статей в сборниках и трудах конференций и тезисов докладов — 6:

1. Окулов В.И., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Королев A.B., Лончаков А.Т.,

Сабирзянова Л.Д., Паранчич С.Ю., Андрийчук М.Д., Романюк В.Р.

Экспериментальное исследование проявлений резонансного рассеяния электронов проводимости на примесях переходных элементов в селениде ртути // ФНТ. 2005. Т. 31. N 10. С. 1143 - 1152.

2. Окулов В.И., Говоркова Т.Е., Гудков В.В., Жевстовских И.В., Королев A.B., Лончаков А.Т., Окулова К.А., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Низкотемпературные эффекты резонансных электронных состояний на примесях переходных элементов в кинетических, магнитных и акустических свойствах полупроводников//ФНТ. 2007. Т. 33. N 2/3. С. 282-290.

3. Альшанский Г.А., Говоркова Т.Е., Окулов В.И., Королев A.B., Паранчич С.Ю. Влияние гибридизации примесных электронных состояний на квантовые магнитоосцилляционные явления в селениде ртути с примесями железа // ФНТ. 2008. Т. 34. N 6. С. 613-616.

4. Окулов В.И., Альшанский Г.А., Говоркова Т.Е., Константинов В.Л., Королев A.B., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Определение эффективных магнитных моментов гибридизированных электронных состояний примесей по концентрационной зависимости константы Кюри //ФММ. 2009. Т. 108. №2. С. 124-128.

5. Окулов В.И., Говоркова Т.Е., Гудков В.В., Жевстовских И.В., Лончаков А.Т., Паранчич С.Ю. Низкотемпературные резонансные эффекты гибридизированных электронных состояний примесей железа в селениде ртути // Труды XXXIV Совещания по физике низких температур, Ростов-на-Дону - 2006. Т. 2. С. 100-102.

6. Окулов В.И., Королёв A.B., Памятных Е.А., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Паранчич С.Ю. Магнетизм гибридизированных состояний примесей кобальта в селениде ртути // Новые магнитные материалы микроэлектроники. Сб. трудов XX международной школы-семинара, Москва-2006. С. 895.

7- Окулов В.И., Гергерт A.B., Говоркова Т.Е., Королёв A.B., Курмаев Э.З., Лончаков А.Т., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Обнаружение и исследование- проявлений- резонансных донорных энергетических уровней примесей переходных элементов в селениде ртути // Тезисы докладов VII Российской конференции по физике полупроводников, Москва-2005. С. 59.

8. Говоркова Т.Е., Алынанский Г.А., Королев A.B., Лончаков А.Т., Окулов В.И., Паранчич С.Ю. Проявление резонансного рассеяния и гибридизации состояний электронов на примесях переходных элементов в магнитоосцилляционных эффектах в селениде ртути // Тезисы докладов VIII Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники-2007», Екатеринбург - 2007. С. 374.

9. Алынанский Г.А., Говоркова Т.Е., Королев A.B., Окулов В.И., Памятных Е.А., Паранчич С.Ю. Проявление концентрационной зависимости g-фактора электронов в квантовых осцилляционных явлениях в селениде ртути с примесями железа // Тезисы докладов XVII Уральской международной зимней школы по физике полупроводников, издание УрО РАН, Екатеринбург - 2008. С. 137.

10. Окулов В.И., Алынанский Г.А., Говоркова Т.Е., Лончаков-А.Т., Окулова К.А., Подгорных С.М., Паранчич* С.Ю. К экспериментальному обоснованию гибридизации электронных состояний на примесях переходных элементов в полупроводнике // Тезисы докладов IX Российской конференции по физике полупроводников, Новосибирск — Томск-2009. С. 214.

Диссертация состоит из введения- пяти глав,*; заключения? и списка литературы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В итоге исследований кинетических и магнитных свойств кристалла HgSe с примесями переходных металлов (Со, Cr, Fe) в широком диапазоне составов (1*1018см"3 <iYCo < 6*Ю20см"3; 3-1018см"3 <NCl < 6-Ю20см; 2-10^см"

3 21 3 iVpe < 1Т0 см" ) установлено, что наблюдаемые низкотемпературные эффекты подтверждают наличие гибридизированных состояний примесных d-электронов в полосе проводимости матрицы.

1. На основе теории резонансного рассеяния проведен количественный анализ концентрационных и температурных зависимостей проводимости и магнитной восприимчивости, который позволил определить основные параметры гибридизированных состояний примесей Со и Сг в HgSe. В результате количественного описания новых экспериментальных данных по низкотемпературным эффектам в HgSe:Fe получены параметры гибридизации на примеси Fe (nod= 2,6-1018см"3, Цо = 2,5-104 см2/(В-с), Г= 60 К, £г = 215 мэВ) и составлен набор значений физических параметров, который описывает реальную электронную структуру исследуемого донорного уровня Fe.

2. В экспериментах по исследованию эффекта Шубникова - де Гааза в кристалле HgSe:Fe обнаружен концентрационный минимум g-фактора электронов проводимости в резонансном интервале концентраций примесей 10 i

Nys= (1-К2)10 см". Показано, что немонотонная концентрационная зависимость g-фактора объясняется межэлектронным взаимодействием электронов в локализованных и делокализованных состояниях' и связана с резонансной аномалией магнитной восприимчивости локализованной4 части электронной плотности.

3. В кристаллах HgSe:Cr исследованы температурные зависимости электросопротивления и коэффициента Холла в широком интервале

18 20 3 концентраций примесей хрома (3-10 <NCt <6-10 ) см" и температур (2 +

300) К. Показано, что наблюдаемые особенности электронных свойств данных систем (аномальные температурные зависимости электронной подвижности и концентрационный максимум подвижности) предсказываются теорией резонансного рассеяния с учетом гибридизации электронных состояний на примесях.

В результате количественного описания резонансных эффектов в рамках предложенной модели определены значения параметров, характеризующих гибридизированные состояния электронов на примеси Сг в HgSe (А = 90 К, Г= 200 К, а = 0.001, juQ = 7200 см2/(В с), д> = 0.1).

4. В экспериментах по исследованию температурных зависимостей магнитной восприимчивости системы HgSe:Co в концентрационном

1 б ЛЛ о интервале (1-10 <NCo <6-10 ) см" и диапазоне температур (2-300) К установлено, что в низкотемпературной области (2-30) К магнитная восприимчивость локализованных моментов на примесях Со подчиняется закону Кюри-Вейса и постоянная Кюри С линейно зависит от концентрации примесей.

В итоге анализа концентрационной зависимости константы Кюри в примесной магнитной восприимчивости кристалла HgSe:Co установлено, что в полосе проводимости матрицы HgSe существуют резонансные донорные уровни Со. Определены значения параметров гибридизации электронных состояний на примесях Со: эффективный спин (iS, = 1.52), резонансная

1 О п концентрация донорных электронов (nod =0.5-10 см" ).

1. Кикоин К.А. Электронные свойства примесей переходных металлов в. полупроводниках. — Москва: Энергоатомиздат,1991. 303 с.

2. Mycielski J. Formation of a superlattice of ionized resonant donors or acceptors in semiconductors // Solid State Commun. 1986. V. 60. N 2. P. 165- 168.

3. Wilamowski Z., Swiatek K., Dietl Т., Kossut J. Resonant states in gapless semiconductors: a quantitative study of HgSe:Fe // Solid State Commun. 1990. V. 74. P. 833 836.

4. Wilamowski Z. HgSe:Fe a system with mixed valence // Acta Phys. Polonica. 1990. V.A77. P. 133- 145.

5. Цидильковский И.М., Кулеев И.Г., Ляпилин И.И. «Аномалия» рассеяния электронов на коррелированной системе заряженных доноров //ЖЭТФ. 1992. Т. 102. №1(7). С. 326 337.

6. Кулеев И.Г., Ляпилин И.И., Цидильковский И.М. Проблема концентрационной аномалии подвижности электронов в HgSe:Fe. Модель сильно коррелированной жидкости // ЖЭТФ. 1992. Т. 102. № 5 (11). С. 1652- 1662.

7. Окулов В.И. Эффекты резонансного рассеяния электронов на донорных примесях в полупроводниках // ФНТ. 2004. Т. 30. № 11. С. 1194 -1202.

8. Абрикосов А.А., Бенеславский.С.Д. О возможножности существования веществ, промежуточных между металлами и диэлектриками // ЖЭТФ.1970. Т. 59. С. 1280 1298.

9. Цидильковский И.М. Эффект Нернста-Эттингсгаузена в сильных магнитных полях // Программа VIII Всесоюзной конференции по физике полупроводников. Л., 1955. С. 6 - 7.

10. Цидильковский И.М. Эффект Нернста-Эттингсгаузена в сильных магнитных полях // Программа VIII Всесоюзной конференции по физике полупроводников. JL, 1955. С. 6-1.

11. Цидильковский И.М. Зонная структура полупроводников. — Москва: Наука, 1978. 328 с.

12. Groves S., Paul W. Band Structure of Gray Tin // Phys. Rev. Lett. 1963. V. 11. P. 194- 196.

13. Цидильковский И.М. и др. Примесные состояния и явления переноса в бесщелевых полупроводниках / И.М. Цидильковский, Г.И. Харус, Н.Г. Шелушинина. — Свердловск: издательство УНЦ АН СССР, 1987. 151 с.

14. Фурдына Я., Косут Я. Полумагнитные полупроводники: Пер. с англ. под редакцией Цидильковского И.М. — Москва: Мир, 1992. 496 с.

15. Pool F., Kossut J., Debska U., Reifenberger R. Reduction of the charge-center scattering rate in Hgj.xFexSe // Phys. Rev. B. 1987. V. 35. P. 3900-3908.

16. Паранчич С.Ю., Паранчич JI.Д., Макогоненко В.Н., Лотоцкий В.Б. Структурные, электрические и тепловые свойства FexHgixSe // Известия АН СССР. Сер. неорганические материалы. 1989. Т. 25. № 2. С. 233-236

17. Глузман H.F., Сабирзянова Л.Д., Цидильковский И.М., Паранчич Л.Д, Паранчич С.Ю. Особенности биений' амплитуд шубниковских осцилляций в кристаллах Hg,.xFexSe // ФТП. 1986. Т. 20. С. 94 98.

18. Глузман Н.Г., Сабирзянова Л.Д., Цидильковский И.М., Паранчич Л.Д, Паранчич С.Ю. Особенности биений амплитуд шубниковских осцилляций в кристаллах HgixFexSe//ФТП. 1986. Т. 20. С. 94 98.

19. Займан Дж. Модели беспорядка. Москва: Наука, 1982. 592 с.

20. Кулеев И.Г. Пространственное упорядочение и кулоновская энергия взаимодействия ¿/-дырок в системе ионов железа со смешанной валентностью в кристаллах HgSe:Fe//ФТТ. 1997. Т. 39. № 2. С. 250 -255.

21. Кулеев И.Г., Ляпилин И.И., Лончаков А.Т., Цидильковский И.М. Термомагнитные эффекты в селениде ртути, легированном железом // ЖЭТФ. 1993. Т. 103. С. 1447- 1458.

22. Цидильковский И.М. Бесщелевые полупроводники с магнитными примесями, образующими резонансные донорные состояния // УФН. 1992. Т. 162. № 2. С. 63 105.

23. Ляпилин И.И., Цидильковский И.М. Узкощелевые полумагнитные полупроводники//УФН. 1985. Т. 146. №5. С. 35-72.

24. Tsidilkovski I.M., Kuleev I.G. Spatial Correlations of Impurity Charges in Gapless Semicondactors // Semicond. Sei. Technol. 1996. V. 11. № 5. P. 625-640.

25. Окулов В .И. К теории . резонансного рассеяния электронов проводимости,на донорных примесях // ФММ. 2005. Т. 100. № 2. С. 23 29.

26. Friedet J. Metallic alloys // Nuovo Cimento Suppl. 1958. V. 2. P. 287 -311.

27. Окулов В.И., Памятных E.A., Гергерт A.B. К теории магнитной восприимчивости локализованных на примесях резонансных состояний электронов//ФММ. 2006. Т. 101. № 1. С. 11 15.

28. Раренко И.М., Гавалешко Н.П. Выращивание монокристаллов соединений АгВб с узкой запрещенной зоной. — В кн.: Рост кристаллов. -Москва: Наука, 1965. № 6. С. 267-270.

29. Глузман Н.Г., Леринман Н.К., Сабирзянова Л.Д., Цидильковский И.М., Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Резонансный донорный уровень хрома в селениде ртути // ФТП. 1991. Т. 25. № 1. С. 121 123.

30. Прозоровский В.Д., Решидова И.Ю., Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Исследование твердых растворов Hgi.xCrxSe//ФТТ. 1992. Т. 34. № 3. С. 882-888.

31. Прозоровский В.Д., Решидова И.Ю., Пузыня А.И., Паранчич Ю.С. Влияние дефектной структуры на магнитные и электронные свойства Hg].xCrxSe и HgixCoxSe // ФНТ. 1996. Т. 22. № 12. С. 1396 1405.

32. Dietl Т., Szymanska W. Electron scattering and transport phenomena in smal-gap zinc-blend semiconductors // J. Phys. And Chem. Solids. 1979. V. 39. № 10. P. 1025-1040.

33. Шенберг Д. Магнитные осцилляции в металлах: Пер. с англ. Москва: Мир, 1986. 680с.

34. Глузман Н.Г., Сабирзянова Л.Д., Цидильковский И.М., Паранчич Ю.С., Паранчич С.Ю. Особенности биений амплитуд шубниковских осцилляций в кристаллах Hgi.xFexSe // ФТП. 1986. Т. 20. № 1. С. 94 -98.

35. Нейфельд Э.А., Демчук К.М., Харус Г.И., Бубнова А.Э., Доманская Л.И., Штрапенин Г.Л., Паранчич С.Ю. Осцилляции Шубникова де Taa3aBHgFeSe в условиях всестороннего сжатия//ФТП. 1997. Т. 31. № 3. С. 318-323.

36. Miller М.М., Reifenberger R. Effect of Fe on the conduction band of HgSe // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. № 6. P. 4120-4126.

37. Mycielski Andrzej Fe — based semimagnetic semiconductors (invited) // Journal of Applied Physics. 1988. V. 63. №8 (Part II A). P. 3279-3284.

38. Vaziri M., Reifenberger Rt Spin dependent scattering of conduction electrons in diluted magnetic semiconductors: HgixFexSe // Phys. Rev. B. 1985. V. 32. № 6. P. 3921-3929.

39. Vaziri M., Schwarzkopf D.Ä., ReifenbergerR: Temperature dependence of the Shubnikov de Haas effect in Hg,.xFexSe // Phys. Rev. B. 1985. V. 311 №6. P. 3811 -3816.

40. Окулов В.И., Памятных Е.А. Орбитальная магнитная. восприимчивость электронной жидкости металла и аномалии: её температурной« зависимости//ФММ. 1990. №8. С. 5-13.

41. Алыпанский Г.А., Говоркова Т.Е., Окулов В.И., Королев A.B., Паранчич С.Ю. Влияние гибридизации примесных электронных состояний на квантовые магнитоосцилляционные явления в селениде ртути с примесями железа//ФНТ. 2008. Т. 34. № 6. С. 613-616.

42. Окулов В.И., Гудков В.В., Лончаков А.Т., Жевстовских И.В., Говоркова Т.Е., Паранчич С.Ю. Взаимодействие ультразвука с электронами вггибридизированных состояниях на примесях железа в кристалле селенидартути//Письма в ЖТФ. 2007. Т. 33. №19. С. 32-39.

43. Вонсовский C.B. Магнетизм. Москва: Наука, 1971. 1032 с.