Электронная структура и спектральные свойства соединений TmSb и SmSb тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГ6 од

»ДОМЖЦЦ'Ц I ССУД'Т'Л ÍÍEJÍ!!1':!

iíí;jil ¡jL-j

На правах рукописи

1 'ЕГЕШИДЗЕ Кетгвчн Раулиешш

ЭДЕКТГОННАЯ СТРУКТУРА И СНГÜTPAJÍU1ÜE СВОЙСТВА СОКДИИИШЙ ТглГП. и SroSb

01.04.07 - физика трердого т?лп

A Í! Г V г- Е ) К !' Л т •¡»•^«•рглиии ич сомсиаиие ?т< печи кдчдидчт*

1в:*ико-vat мчт.песких наук

Работа выполнена на кафедре физики твердого тела Воронежского государственного университета.

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: • - доктор физико-математических наук,

профессор ФАРБЕРОВИЧ О.В.

- кандидат физико-математических наук, доцент ГЛУРДЯИДЗЕ Л,Н.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: - доктор физико-математических наук,

профессор КАЦНЕЛЬСОН A.A.

- кандидат физико-математических наук, доцент ТИМОШЕНКО D.H.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: - Московский институт стали и

сплавов

Защита состоится " 22 " ин>нЯ 1993 г. в часов на заседании специализированного Совета К 063.48.02. по физико-математическим наукам при Воронежском государственном университете по адресу: 394693, г. Воронеж, Университетская пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан "_______"______________ 19ЭЗ г.

Ученый секретарь специализкров, ного Совета, кандидат физикб' математических наук, доцент—

Клюкин В.И.

<ч.!ц./-м г<дч!с'1ч'кл г-.m.hym

Aid ум.н.пость tl-hu. Dici.U'iiinM^nnj^bHMf! ррэусыиты [!ОСЛр;11ик " i НИД'^ Г'=ми»<":твук,т г, ¡IOCOCIO'CI-íILIIOOTiI ТрМЭИ(1/1Ь!10Г. 1 НОЛКОТ!Я К *К I И *ЧЧГ^ОКНМ И ' I ' 1 1 ¡ ■ 1>м' I i * I С'М < ' Г!< ЛМ С'Ои^ЗИП^ »'(111 Г>' ' г*. -

< :,л>я№итот| <1раэ>. 11 тему )ht4, ш>).ллу с novílfll-hu мгслйдсвмшнми ^TÍÍM'JHH Снапример, :ги/шг>г*>ниды импк»тся и 01 посигольно мч;—

мучйк ни»?* например/ пнииилч РЭЗ. Для почимани« и« ог.тн'кенчх >.Чатп необхозимй нсследоплнн з orí^rc-ги-куской •_т[>уктугы зле-ктро-

Результаты ljtoi'í раБоты могу г выи испгми.'хэгшпн при ряэраЗот— теории редкопекч^льны?: п,.-)«упрог»адничод и схлдаиии yir.rpaXir.TU í"t<i |тызания и краневи:! кя.рйрмлциь, микрос>11то;«/ч»нгрон|"ы?: приЗорс-э.

П&ль рлЕ>оты. Бышо^казпиное обусловило цпль дппноЛ- р^Оотм: расчет эл&ктронных зончих структур монолит» ;монндос» тулич и ел— ;jH<i лин&нейным методом присоь-.чнкеинму плоских вели СППЯРО в рм.1Лизи*? >pyniCitíiou*isu плотности)

«■ИЮНеНИ« роЛИ I — р ЫЭ.ЛИМОД<>ИСТВ1-.Ч 3 ortix- ООС-ЛИ11и>1НЯ.Ч"; росчвг теоретических оптически?;. сп.^нтрст ионоптччопилов Тт и

i

opjíJKtfií^e n_>.iyseriitbi4 тоорщнчоскич м ^чопг рмм^птсл-'ьныч сг|е*кт— >f пи» хар чкт-.-р, .ra |г'ни i псог-оииост'?;»

14л р.^ооты. к ном'" н т у пй'.г^чгмк!. .¿'»д'1*1"*

o-iftj "i»'jk<tí:i кз oó онтичоскчх ,74iikmv моночьтимомчдоа

iM'i и сан.'pita, , i, i iiüiH'U'HHi ivtj'iормк г.ьыо, И" Г'-:' vi¿' сnar./i<- /jetenть

rpl n'IUMÍíljRVIO --ГрУ'КЧуру 'K'l [ /1' H • t. ,

Научнш (lONHiiia |.ia5urw сос.г-ит о гич, что, опервыо, рг/т-пи—

ТСКИМ nflflfí МёТО ДО.1 риСЧКТиИЫ Jllf?¡ire ГИ'К'-СКИН' ЛПШ'Ы» структур»;! и ротичоскно он ги'а г:ки'' rriF'K'ij'iJ .7 X сс^дмя'мгйй.

Устаном/юио, что основные характеристики о оптические счек чри.ч' TrnS'b и SmSb, главным оБрааом, обусловлены, сильным f —р Г'нпим /l-Mirnmii-i *.

. Ирактичаскад значимость работы. Полученные теоретически спектры и на их основе выявленная природе происхождения оопоины структур в экспериментальных оптических спектрах TinSb и sm.'5 способствуют дальнейшему развитию представлений о закономер мостя и механизмах протекающих в редкоземельных полупроводниках. Эт результаты помогут в выявлении и реализации новых направлений ис пользования иаследованкык соединений и послужат стимулом для ком п/1- чснаго исследования оптических и олектро—физических свойст других редкоземельных соединений.

II.» аациту выносятся: 1. Полученные методой ЛППВ энергетические зонные структуры TmS'b и SniSJL.

'Л. Рассчитанные электронные плотности состояний в зтиэ: соединения::

в CF'Il и с учетом СО взаимодействия. 'Л. Расчитанные оптические спектры TmSb и SmS'b: спектры отражение действительной и ннимой частей диэлектрической проницаемост! функции* потерь, показателей поглощения и преломления. 4. Сравнение результатов расчета с экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и о&суждалиеь в школах по актуальным вопреки физики и nhi"uu соединений на oci,,_.ue РЗЗ (Красноярск . 1<№Q. , Свердловск,1990>, Hf

V Всесоюзной конференции по физике и химии РЗП ССаратов, 19АО> , не

VI международном семинаро "| К ,1» и. ■< ни'1 соединений па основа !'"''>' сРирй,1ОУйJ, на семинаре молодых специалистов С Ленинград,1 '¿ч! ), на Cc'jQf-TO.Ko-PejjHMHCKuM .■ ru 1 к ■ 1 (>. ■ по Pit ма 1 »*;>ииЛом , 1 '5'11 1 .

11у&ликмции. Но tutT' -риал :*м ли.-1'i ■ »цни |.'(1Убг1иноомио ч

!Ulf О КОНЦП MD1 (^'"'fopfitft •

Структура и cB'i i>H priRoTu. ,'Imcc^p гацич cucitiiir Hi |ш»д"шир : rii\K*4»ч^нич и списка итируги^.'П /читерату' -i. CC'wms't

№rl №T (J7. стрпниц, ШМЧЧЧЧ 2U рисунков 11 11 Т<хП<Ч«Ц. Пг!И~0»! ipyoMort лигврпгурн содрртит 02 KuHwtir.'mtmirt,

ЦОЛЬ'РЖЛИИК РАБОТЫ

Во введении oßocHonaJiTi актуальность темы* сформулирояапМ ь и задача работы* поккзвия научнач новизна И практическая чимость проведенного исследования; приведены такт» асгкопчыгл ожени'!, пыносимыо на эа|диту.

П«рпая главе посватается методам расчета гэлдитронноЛ струк— м и практическим приложениям разработанной методики и мсглвдо-и» рвдкпэвамвльнык соодипанни tPOC).

В первом параграф"? излагаются осмовпыс поп,мни теории футе— папа плотности <.ФЛ> и привлитпиии лскклнтй спмиоооЛ плотности Iii. Длч ФII обм'чшо-коррелчциомной анрргии о однородной ялокт-ной жидкости исполь:чу*?тсч па pöM**T риаирооанная форма Восьчо U , с ролчтигэмстскими Kr.flHTOBo^.T^itrpt 71ии'тичк-г«ими поправками к альноиу tiFiMi>ii у. Т<чкн!| сх»*пгл ии t г рполиру liopi^iin1 ihohmui?

ПрмГ.ЛИ"«. 11и1 хдоти'и-цких д,ы а,|<--ктриИПОГ о гид а высокой

тчо'-гыо и коррг-к mt.if рг-чу льтпты д/1ч -»»ic-KTptiiiin-ч-о ге.-зи а милой THOI.K4I, пи лумгчшыо №«HTüaü£TH (>>с !ич»|;ким м-^слироппни^м на— ич*>' кi ■ i о миганГ'^! миоталектрониих систем ме-тсдом Понте-Карло.

Но игорин naparpaipi» покчкпю.чгг. урасшвн^а Лнрпкп-Конч—Шема ti;it*t-i'-*^n'>rri ^{'Чг-тиллп м'>гу 7 оыгь <.:r><r ^ib'iiw ;; матрмчил..* -г^ом«

стпг-тиг; jiia'miiHH м собственных функций эрмитовского опврлтппл

tun Uli1' !)f|H4.nii«inno»i процедуры < чтиц. С» диссертации рйссмнтри—

tv

викггся и используются методы присоединенных плоекик иолн (ПНЮ,

(ICIlOtiMlIlltlO Hfl "mui i ill-tin" t MT3 приближении ¿'ЛЯ lipMCl п.Ь'Ч.ЧсГКОГ [

потенциала. Рысонотривактся две схемы построения криста ллич**скиг< МТ—потенциала. Первая скеиа использует суперпозицию самосогласованных ЙТОМНЫК ЭЛектроННЫХ плотностей и атомнык ку ЛОНОВОКИ« потенциалов дополнительным условием электронейтральности элементарной ячейки кристалла — схем« Матхейса. Bjopöa схема иопиль^уь' 1>лько кристаллическую электронную плотность и непосредственш приспособлена для проведения самосогласованных расччТов.

Стандартный метод ППВ обсуждается в формулировке, предложенной Слэтером. Отдельные трудности метода ППВ обходятся в различ пых модификациях его формулировки. Одной из наиболее у/шчиых, уд обной для проведений самосогласованных расчетов эонной структур! кристаллов, является модификация, получившая название линейног метода присоединенных плоским волн СПППЮ.

В этом же параграфе рассматривается релятивистское обобцени метода ПППВ в приближении 4>П. Испольэуя окалярно—релятивистско приближение С СРП} получаем чисто спиновую волновую функцию, кото рая требуется для спин—поляризованных расчетов электронной струк туры FäCi, но при отом учитываем важнейшие релятивистские оффокты зависимость мЬсоы электрона от скорости, поправку Дарвин« и дру гие с:салярные релятивистские эффекты.

Во второй главе диссертации, на основе метода ШИШ в прибли жеиии функционала панельной спиновой плотности, исследуются тео ретические электронные структуры моноаитимонидов тулия и самария.

Рассчитаны полные и парциальные интегральные дифференци

альиые плотности состояний соответственно для TmSb и SmSl*. Рас четы с учетом СО озаимодейстнич позволяют выяснить какого ^лияни этого пэглимо.гк.'й.лтпич на '/;"!; ! |юнн(и■ состомнич р.члной снимем рии п

орйп||»>нй»о с расчетами о СРП. О учлтом СО »»лимолвйстрна ^лосим-»-им т »'■;»<•? полти дифференциальны« и интегральный плогнооч сост< янии для оВоин соединений.

Первый параграф поспещен зонному рмсчету ноиовшнмяния« ту /1ИЯ С Рис. 1 > .

Г'нс. 1 . :}01'!!МЧ структура Тт5Ь

- е -

Валентная зона ТпСЗЬ состоит ич дпул полос - нижней «г-типа, генетичесчи сннзанийй с 5р—состояниями и верхнем, образован-

ной 41—состояниями Ти* и 5р-г:остодниями гд^ сильно локализо—

чанная £— полосе» расположена между двумя валентными ионами, который В сиою очермдь ^брй^ОвйЫЫ ГИбрИДИЛОБлННЫМИ р<£Ь-> и I С ! >¡1 > СОСТОЯНИЯМИ. Уровень Ферми, определенный по функции плотности состояний, проходит через 1—полосу: Рмд. 11— электроны тупим

г

И 5р—электроны сурьиы находятся в состояниях одинаковой симметрии

функции 1 — и р—электронов приводит к сильному £ —р взаимодействию, которое обусловливает аамвтну» дисперсию <■ например, вдоль ныпрыв— ленид А и 2Г зоны Бриллк>зна.>. Свободные с1- состояния, вместе с 1' — состояниями Тт и р—состояниями сурьмы образуют зону проводимости, минимум которой находится в точке X и ему соответствует <3—подобные представления расположенное в 1р- верхней валентной зоне, По полученным методом ЛЛГ1В значениям Ё в с«"ГКо ил 8Й точек в неприводимой час;ги зоны Брйллюэна, с помощью киаДратилюн интерполяции, были риссчитанны собственные значения Е^ в 505 точка). £ в неприводимой части зоны Брйллюэна Сили в 17585 точках в полной зоне Брйллюэна). С этой сеткой, методом тетраэдра и были найдены функции плотности состояний. В. полном соответствии с экспериментальными предсказаниями, вблизи уровня Ферми CEp.~0.362d Рид. > распологается резкий пик плотности состояний, оЗусЛовленный узкими 41-состойНИ']нИ| Анализ распределения валоитнын электронов

. а

показывает, что В!; электроны атома тулия распределяются в основном в области мен<ду ИТ—сферами. Из двух 65 электронов в МТ-сфере тулия остается только О.ЗУЗ зл«ктрона, которые распределяются но состояниями в— и р—типа. Часть и улектронов 5Ъ такжо рас-

пределена в области бна МТ—сфер ' <. . 4 У 5^.— электронам . Некогирач

lfJTb ЭТИХ Ü/IOK Г JiOTIOfi ITt*pe*XO/JM!' ti <0.05

-подббнио <0.013 .щекцюна). Молний г?ар<гд пне МТ-сфор состоял-то

,4<3fj. Ocnoniläl МПСТЬ ПЛОТПООТИ niV'ltTHb'X ОЛОКТрОНОП С'ГС'ГЦЙШ pH" эоанп [{¡rc (icrcn/i, то ^роий, кок о^но-шпя дол-j f

ITpOHOfl СОСреДОТОЧеНЯ пнутри «ТОМНОГО слотоп* Тт, я flllß ОСТОПМ ютность f—эле .тронов Быстро ппадпвт. Поскольку ff— и ¡)-злввтри»и эгут находится а состоянием одинаковой симметрии, ма)Н»т оаумост— 1'1тьс«| взаимодействие из—за перекрытия и« оолнопм» футщий. ЗОСТ р—состояния сурьмы ПРОНИКЙЙТ в f— СОСТОЯНИЯ ТуЛН1, ЧТО ПрИ— эдит а сильной дисперсии f-зоны.

Поело достижения самосогласоопния а расчат Зилн ts't/'-si'.vru <алярно—релятивистские поправки. Из осей состоянии" вольиэ uci>rt) аащепляются f—состояния Тпц снин(«йтся yponeut. Оерми Сот О.ЗВЙЭ э 0.3100 Рид.3. •

Во втором параграфе второй гл*»пи рассмотрений QOHilafl струг-:— /ре моноантимонида самария. Качестоепно эпорготичоскиЛ спектр mSb «имеет такое же строение, кок спектры TtnSb. Эначания урапнЯ г-рми в моноангимониде самария равно 0.3307 Рид. Энорглтичосиоо честоя мне Между уровнем Ферми и верыимол валвнтмоИ зоны panrio .116 Рид. Т—полоса находится » авлантнай эапв, а урооонъ Ферми

ООКОДИТ ЧервЗ Нвв. ПирвНрыТИО ИОЛИОЗМЯ f-¡»лонтропоет Erl и

-элвктропоо Sb приводит к суъдеегооиноп ргОр^лиалмки с<дГ.то~:1ИлП 5лм-»и уровня Ферми, что оклоыалот с utpiiiinia гни й;(ор;-о1кчг?с,паг» по— жжение, игнриКу и дисперсию зон. Сэоводпм-> ti-coeT-oitmta, кизств с -состояниями £т и р-состочпнямм Sb о5р rsm ty п^оолйииоати.

5наружкааогсл непрямое перекрытию ^(к-янтпоП, aotiff и зоии Прооолм— >сти о точке X. Энергетическая иолг. ичмпу дном зоим проподимиити потолком оалентной зоны а точке Г розно 0.0214 Рид. С Рис. 2 >.

Рис'. 2. Зониам структура ь'тЙЬ

Из анализе распределения валентных электронов пидно, что 1Лк элйктроии Йт в осноыюм распре до лены о облаии между МТ-иферами. Часть 5з и 5р электронов £Ъ также распределена в области вне МТ-сфер t~0.il 5е—электрона и -О.^.а' Цр.-элек-грон«. Некоторая часть

HX :"»ЛенТ роП'.'П rt "П £0*. <>40 Л/ГйПТрО^л) и f—по—

Rmjii СО. 011 гзлетрон«} оосто'Нша. Полный заряд оно ПТ-орлр рсп-ется 2,3fl82.

Учет СО ОГЯЧИМАДбЙСТВИЯ Tf»lt ШЙ НиК И D TmSb, смльпоо

сщеплоние f—состояний Sm. Значение уровеня Ф&рии ч отои случае взывается мет 'je • Чем в и проходит о р—зону.

В третьей главе диосерации овсу'«даются получении»? юорети-

ские и экспериментальные спектральные характеристики ноноати-нидов тулия и самврич. —

У перпом параграфе ятой главы дается теоретическое оГ>0сповл-

э tiwGopa зонного подхода при расчете оптических характеристик Sb н SwSb. '

Известно, что в области собственного поглощения электронный лад о поглощение свет« определяется; С1> возбуждением свободным ^ктроно-дирочных пар Смежэонныо переход«}» С2> генерацией спя-иных плр-экситонов, и <35 процессами генерации внутриатомный ренкелевских" экентоиов. При интерпретации экспериментальных гических спектров РЗС, Возникает проблема разделения тжюииих внутриатомных вкладов, а при теоретическом расчето оптичоской этности состояний — проблема соотношения между двумя подходами одноэлектронной схемой расчета, и миопии кгрономм <■ писанием 'тринтомных Переходов.

В моноантимонидах тулия и самария сильно гиПридиаированнпя юлоса с Большой примесь»*» p-ni>/!fjßii!,!i; аллоАШ'й, рлепологается •нь глубоко к р-подоВной зоне сурьмы, что и привод»т к сильному | взаимодействию и расширению f—полосы о С—зону. Поэтому,' при ерпрегации экспериментальных оптических спентрои TmSb и SmSb, полмувмс! приемуцостввняп однозлектроиной схемой расчета.

ЕЮ второй riapur рафо кратко изложены методы получения и пути

... ю -

рйсо 1а оптических спектров.

ООч.екьлМИ исс/10^ования сптнческич своистп '1П/1-1. ли.: 1. I' монойшичоиндов тулия и самари-1 полуночные н.лкуу'м»мм термиче«. испарением из дьух независимых' источников нч нрем»и--г?ых и е.а11<['1' вых иолложкйх [1,21. Фазовый состав и кристалличность оВр£лс контролировались реитгенодифрактом«? трмческии методом. Пленки ' и ЯшЕЬ имеют кубическую структуру пша ЫаС1 и характер)! у| постоянными решетки, соответственно 0.07 и П.27 X Г 31 .

Измерения оптических спектров — отражения- и призрачно, при температуре 300 К проводилось на спектрально—пычислигел1 комплексах КСВУ-2 (в УФ и видимой областях спектра) и КОВИ ' ИК области, на базе спектрометра ИКС-,'31), диспергирующими зле» теми в которых являлись дифракционные решетки.

С использованием хорошо известно: соотношении, с помс-мью меренных величин пропускания Г и отражения 9?, определялись С1 тральные зависимости ноэфициьнтон отражения К и погл^л^епия в лести, где интерференционными эффектами можно пренебречь.

Овясь между зонной структурой и оптическими спектрами иг Получить с помоцыо целого ряда функций, харектериэуючих опти ым«> свойства кристаллов, ко основным параметром, устанавливал тяиую•связь миляется мнимая часть ДП:

а г . М • I2 , , .. зги I г • V 1 с1> | ь.^с^ я --—---) —-----

и- „а СЙР)3 <*£ -Е 5 1

'ЗЬ 1 •* и » -с -ли

к с у

где М^^СЕЗ- матричный элемент оптического перехода в дино. приближении, который . вычисляется на ЛППВ волновых функциях На основе спектра Г1° Дисперсионному соотношению Крьчме]

Кронига можно постановить Действительную часть Д'1, а затем и тыльные оптически« параметры. Алгоритм рзсчега ипгег] Крамере«—КрочиГ£. для ДП приэе?ц.ч1 в работе 141.

'Грл'тИ»*! Ппр/чгр^ф ЛТОЙ ГЛЛ«М лос^дцен дкгл^ги-

очтялытмх и тоор^тичоскик оптически:* характеристик TniSb.

Phc.:jC1> пролсточляот типичимй для TinSb аксперкивнгл^ний

Рис. Спектры отражения TmSb cl к перим^цт} 2—геория; .Ч--пс.»-1.чв>1 мажяанкая' плотность}

- уг -

м?чч->и<? !/iyrioi'w-ro Mi iiiччунй i'^ при энергий (J. Г,1 о!J, Са'тлпкии а плч-зм^яшмми |!о.№Б|>ииями элентронов прооодимооти.) . За :ннм минимумом п ниторилла энергии от 0.6 до 0.0 эО. следует основная полоса, несколько структур — Е^ , Е0, Е^ при энергиях, со-oin<>TGi«fHHCi 0.С7, 0.77 и 0.81 эй. Довольно метко проявляются еще два максимума отражения Е^ и Е^. Энергии этих максимумов равны i . .1 и 1. В эВ, соответственно. Там же <рис.3<2)> представлен рас" считанный спектр отражения. Глубокий минимум расгюлоглотоя при 0.43 эВ. , э« тем следует ступенька эЯ. и дпа близлежащих максимума Е^, и энергии которых равны 0.0 и 0.0t> rail., коотпот—

ственно. В спектральном интервале 1.0-2.0 оВ. цслОлюдаююя ем<>

две структуры: ' Е3"1. 2 эВ. и Е^-1.66 эВ. Па этом же рисунке длч

сравнения приведены рассчитанный спектр КСыЭ и межэонная плог-

2

ность состояний IC'j.O отнесенная к о Срис.ЗСЗ>5. Видно, что спектр отражения п области от 0.2 до 2.0 эВ. удовлетворительно объясняется Пь»реход&ми из III и IV валентных эон Сструкгуры Е^ , Eg, CgJ, а также из Ц зоны (пики Е^ м Е^> в зоны, расположенные над уровням Ферми.

В спектре мнимой части диэлектрической проницаемости <рис.4С1>> основополагающую роль играют особенности Е^ и Eg при энергиях О.бй и O.ii эВ. Затем на 1.0, 1.2 и 1.6 эВ расположены максимумы £i,, Е^ к Е , соответственно.

Рассчитанный спектр мнимой части диэлектрической проницаемости < рис. 4 (2} } содержит пять четко выраженным максимума при энергиях: О. 04, 0.70, 0.84, 1.2 и 1. Ь8 эВ. соответственно.

Српиненис эксперимента с теорией дает довольно хорошее согласие. Особенности Ej , м Е^ в спектрах RC'jO Срис.З) и S^Ow} < | '»•»-:. 4 >, в основном обусловлены прямыми переходами иэ нижних состояний р-сип-i *грии валентной зоны о f—состояния. Максимум Е со—

«пн»-1 cmyvT nt--f..j);«r,"fi .\¡:,-._\

i)í.yC/1uD«lt'M ИЙЧ1И ÍSM-

В.Г- 0.6 ta 14

Рис.. 4. CriôicTf' мнимой чр.сти ЛП TmSb С1 —эксп<»рнмент; 2-тоорич>

рожденныки по эн»~»ргии перй!;адйми i.

Z,-Г,. Рмэкия пик G

s- <¡ У.

описыва^тсч пер».'>;олон — £ . Максимумы . и согллснй HaiHMh'

4 4 3 4,

расм^там, г» основном обязаны сооим пронсчождг-кием прямым перехо~ ДДМ HJ СОПТОЧНИЧ i— H píí> симметрии f-riO/lr*>CM тулия. гивридиэо — ванные п о«р»>стности продствнлениа «^ р-подоВннми состояниями

сурьмы и с «i—поденными состояниями Тт. F) частности, максимум Е

3

отвечает переводом £^—Z^ и —Д^.

а coüTBöTCTDyuT переходу

Hj Cicero LMuetKuaftiiiioro ионию эдс/iaib кырод, что у ImSb все flciitiuiiHC! utDfii'MiiüCTH в этих спокгрих обусловлены прямыми перохо-и"» нижних еоеточний р—симметрии »плотном ооны n f—состояния

и it'ji СОСТОЯНИЯ t— и pci >— симм^трии i—полосы тулич. и<?р??ходы, СГ.Нт-

мшьые с иоэ(Лужд""н*?м из сильно (Юиплмэоваиныи состояний, Вудут пропилить пебй ti o4vnb узкой области i:ni?uTpa — до 0.1 г»В.

В четвертом параграфе; дна SmSB рассчитаны сп&ктр межзонной плотности состояний ICoj) , деленный ни а тйкжо спектры отрем«©—

HMfi/ мнимой и дейстаитальмой частей д '^центрической ' проницаемости, функции потерь, показателей пйглоцеиич и преломления. На рио.5С2> м 6 приведены рассчмтаннма нами спектры: kCwJ и S^Cio? в интервале энергии 0.2 — 2 аВ:

o.a. в.6 i.d ja ^ зЬ 16

Рис.5. Сп*>ктр отр«ж©нид SmSb

/

<1—экспекримонт; 2—теория!

- 1G -

Рис.5<.1"} пре дет.лк^я^т типичный дл:1 пленки Smi>b гксперимнк тильныи спектр отражения till, характерной особенности« гсоторо! пплАотсд наличие глубокого, очеаидно плазменного кмпммума tî t«u.J>-ракрасной области спектра: Е «0.20«1 г>В. За этим ?*1ч:имумс-м слэдуя даволыю четкий максимум отражения Е^ при энергии О. li -оЭ. i'aPni-даетея еще несколько структур: G^-E.^, при знергмяк соотпотптпанно 0.04,, i.i' , 1.06 и 1.63 эВ.

Рассчитанный спектр отражения Срис. 5<'23> содержит несколько структур: максимум Е^-'О.АЙ aDi при O.S»J зП. имеется пни которым следуот ступонька эО. Ньла отматмть чт» ■ три чатио

оыражонних максимума:и В^, а ииоргичми 1.2, 1.Л и 1 . 6R соответственно. '

На рис.6 представлен спектр мнимой части диэлектрическое проницаемости. Здесь можно выдеть резкий пик С1.0 эВ. Ï и несколько максимумов при энергиях О.48, 0.78, 1.31 и 1.65 эВ.

Сравнение экспериментального спактра RC'.и0 с теорией

<рис.5С1— дает неплохое сегласив. Особенности Е. , Ё„, и Е_ I»

I с

спектрах отражения в огнонном смяэаны с прямыми переходами из нижних состояний pf-симметрин валентной зоны d fp—состояния. S частности, они оЗуслоплены переводами Д соот"

эетственно. А максимумы Ед н Eg обгчмиы своим происхождением р«-рекодом из чижнык р-еоетояпми валентной зоны о зону проводимости.

Надо иологать, что ес& оснойнм^ особенности о оптических гпектрак SrfiSb Скак и о случле? TtnSb> аоазача а энергетической ;<1иог>от1 ю и . гибридизацией f-, р- и ¿-подобным состояний в ipe/if-.iav иили.чтныч зон ч зоны проводимости в окрестности Ирония Г>ерми. Иско/тт иа строение энергетически« зон, нельзя полностью юр.лючить м возможность окл:з.д/» других механизмов (Например 1с-:гф-?мык пермкодо») ,

- К:; ~

И эак/1юч«г;иМ1 сформулированы иаиполрв важные результаты и »ыводы, полу*4енш-№ в диссертации.

¡»ЛКЛЮЧЬ'НИЕ

Е! р >Е>оте полум^иы сиедующи» основные результаты и выводы: 1. о'снии»1 чониогч плпчог« уствиовленс, что ¡—полоса

редкоземелыюго ионн, ик И <:.->У'-." ТлО/1. 111 к* и о Ьт'-Ь, находится глубоко *' СМ /1 <■ I! 11ЮИ аопо ПО '111' .) I > и р~ПОДОЬИЫМИ СОСТОЯНИЯМИ

сурьмы.

И оЬоич пбслннепн'ш ('-• полоса "пересекает" Зр-зоны Из-лч перекрытия ик волновым функции наблюдается сильное Г-р вэп-ииол»Ис1ви<1, которое обуславливает эаметнук» дисперсик/ Г—полосы о точках Г.X вдоль направления Д зоны Бриллгаэна.

:'). Счмосог.ис^пшый о СРП расчет зонной структуры Тт£Ъ 1-

не даат мели в энерг^тичоскои спйнтры а о6-?и?£ соединения;. 1инимум зоны проводимости находится Г» точно X зоны ЯгрЧЛЛ«Г*нэ? ОС-)й:шваннымн о основном состояниями с1—типа. которые гкЭри-изов':"1 : I —состояниями редкоземельного иона.

4. И в ТтЗЬ, и в £т$;Ь уровень Ферми лежит в ¿-зоне.

5. Сильное увеличение плотности состояний на уровне Ферми |ри переходе от ЙЬ к Тт <о ТтлЬ) и к йт Сп 5тКЬ> вызвано воэрас-•еннем локализации 4<"—эаектроноя.

6. Учет СО взаимодействия дает сильное расщепление Т—полосы.

7. Включение в расчет пкаллрно-релятивистских попревон дчуе юнижекиа уровня Ферми. В частности, в йтЕЬ уровень Ферми п»ре— 1ецен а газону.

й. И. л у 'юкр-о.л от роение • алеытроиныя структур ГтЯЬ -и дчмт

юзможность выЗора зонного подхода для расчета их оптичоски^ сарактеристик.

9. У ог.еих соединении основные особенности в оптических шектрак наблюдаются в интервале лчергий О. зВ. , о8услогулен~

в основном, прямыми переходами из ниншьй р—зоны о С—р гиБри— 1иэированные состояния.

10. Переходы, амзшшиэ с возбуждепиен из сильно лояали^о— аннмх состоянии, будут прояолйть себя только в очень узкчй оП--асти спектра— до 0.1 зР.

1 1 . Исходя и; сгроаиш энергетических в эти;; соединения

вльзч полностью исключить возможность п«1ада и других ме^'^ьизмо» напсчм^р, непрямых переходов}.

I;:. Пстестненно, что а низкочастотном диапазоне оптического '! г- -!. и '•!>.' !' I ' ■ (я приневречь н-^/знчи^м ' .тру /IТ ."(>, С/Ьу^^оо-с'прп*; !'"!!!'|1лми или г:|. им^сними состояниями, однако имеющиьпя .чан-

- ю -

ныл (и- ц..л;.* осудить о ст.г-чд»? отит; м^клиилнов.

ОСИПРИМ^ ¡'' • V,!(>)•<]■>: ДИОоерТ &ЦИИ ОпувЛИНОВаНИ Г1 ':п■ V !'М1(1'

1. 1Чм н К. Г', , Глурд<чид:»е (I II. , Нимшикопа Г. II. , Ч'лрПоровмч О. 11

структура со<?динениа лочн. и!:>ол*ч по

актуальным вопросам фнэнки и ^л'иимм соединении на основе РЗЗ. Красноярск, 13-20 июня, 1 вОУ 1-.

< 2. Г'огеыидзе К.Р.. Пнмшикппя Г, П., фирБерооич О. 1.1. Теоретическое исследование электронной зн'зргетичо^.кой структуры и рентгенси -ских спектров ТшЗЬ. —Тез.докл. Школа по актуальным вопросам физики и химии сочдиненио на основа РЗЭ. Свердловск, 21— 25 февраля, 1900 г.

3. Гегешидяе К. Р. , Глурджидзе Я.Н. , Иижпикова Г. П. , ФарБероонч О. I Теоретическое и эксперимента. 1> пае изучение оптических спектров 1.о«»Л11||.~нч:1 Тн>'"1>. —Геэ. докл. часть 1. V Всесоюзная конференция По ч кнмнм . '.V»(ч» гон, 20—31 мая, ЮЙО г.

4. Ге|'щид№ К. Г'. , Глурджидзе fl.ll., Нижникона Г. П. , фарверовнч О. Численные |'/л-:М'-;ты » 1111 >'И ч к структур!»! и онтнчеокмк характеристик мони«нгимонидов тулия и самария. —Тез.докл. Международный семинар "Исследования соединений на основе РЗ.Ч". Рига, 1И-16 деклЬря, 104>0 г.

5 Г"Гвыидэч К. Р. , Нижпикова Г. И. Экспериментальное и теоретичес-кп» и', сл.-донмнио оптических «тоисгп в моноантимсниде тулия.

докл. Оомин*|р молодых гп('||ии1и'. Ломингрид, март, \ г

О. Гиг»-и и/СЗг» К. Р. , Нминикопп Г. и. ГМОКГ^ОММаЦ ОТруКТу р<1 И ОШИЧ?' ни«.* ::• <|>,Iстпр»«<лики ЙчЛ'Ь. —Теп./<окл. 1:емии«р молоднк специилис— 1(М1. 1'ЬЛНИМ( риД . ХИ—I Ынр1а, г.

Т. 1»-.|,.--1|пин К. К. , Ш гЫУочя (>. р. , 1 лг Ьего*1 с Ь О. V. , ОН д1

А.'ч'., 1'1 ¿IV 111«Л I. > Г.и,, (>1 1Н (1x1 I . Н. Влги( Мшс'щк аи<1

Optical :?|,«1.|Л of 11 Ii! t 1 4111 манили* l.moulilf. ~Л1><Л i д.; t я, S/v! s| Gorman Binal"! al i i iar '-•>, líar^-EsrUi Matwials.

September 17-20,1 uwt. Г. Гегешипзи К. KJ. . Инжпнкова V.U. , Фмрв^рович О. В. , Гигмпеишнили A.B., Плапинский Т. Л., Глурджидме Л. 1!. Энергетическая эонис я структура и оптические ка[>антс'ри>лиии мопоантимонида ту лил. -ФТТ, т. 31, М 3, С. 231--237. 1ÖQ2 I. Гвгошмдае K.P., Нижнинопа Г. П., ф..р6лропич О. В., Гмгннеиииилн A. B. , Глурджид <е Л.Н. ^/»«ктронние са чУсгвв SmSb. —ФТТ, в печати.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 1], Дадиани J. О. , Джабуа S.V., Докядэе Э. В. , Глурджидзе Л.Н., Санадзе Й.В. — Теэ.докл, IV Всес. конф. по фигике и химии F'Jll. НососиБирсК, 1907, с. 194. 23. Дадипни Т.О., Джабуа 3. У. , Докадэб Э. В. , Глурджидяо Л. II.,

Саыадае В.В. -Сообщения АН ГОСР, T.Í2C, N 2, с.357-35-3, 1QB7. 31. Глурджидг»е Л. Н. , Дадиани Т.О. , Джайуа 3. V . , Ппаоинсиий Т. Л. . Гигииеишпили A.B., Докадс-о Э.В., Свнадэв Ö.B., tiMmomrreilH Л. Д. , Ефремов« H.H. —Материалы IV Международного Советски ¿aiia/4»oi-fipM«!icHúro гзеи. "Исслодования соединение f га. основе РУЭ". Суч-уми, 1UU7, с. 1В7-172. 11. Власлп О. В. . Куркмна Я. Ii. . Нижиииовп Г.!>. , Степанова К. В. , Фарверович O.K. Численны«» методы расчета оптических свойств аристал.юв, - Воронеж, 1У80. —25 с. —Рукопись представлена Воронежским Гос. университетом. Деп. в ВИНИТИ 3 orjr; Г-> М íllüt-BOU.