Кинетические эффекты в сульфидах Tm, Sm, La и их твердых расторах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

с. ^

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧБСНИИ ИНСТИТУТ им. А.Ф.ИОФФЕ

На правах рукописи

Касымова Алмэгул Гиждуановна

Кинетические эффекты в сульфидах Тш, 5т, Ьа и их твердых растворах

(01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Р р! Г1/П1 _Пп 1Г.Л V >111

IУГ-5 Г.

Робота Еыпсшюна в Физико-техническом институте им. А.Ф.Мофйв РАН.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, ст. науч. сотрудник Попов В.В.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук , Рудь Ю.В.,

доктор физико-математических наук 4 Немов O.A.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский электротехнический университет.

Защита состоится " ^ " 1995 г. в fö часов

на заседании специализированного совета N К 003.23.02 при •5изико~техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН по адресу: I9402I, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН.

Автореферат разослан " ^ " ^ с 1995 г.

Учений секретарь спв ци ада три в энного сокетп К 003.23.02.

кандидат физико-математических наук /С.И.Бахолдин/

- 3 -

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность теш. Б послоднее время повышонное внимание уделяется низкотемпературном исследованиям свойств соединения редкоземельных элементов (РЗЭ) с частично заполненной внутренней f-оболочкой. В кристаллической решетке полупроводниковых и металлических соединений РЗЭ, из-за малого радиуса 4Г-оболочки их перекрытие практически отсутствует и магнитный момент РЗ атома сохраняется. Особенностью ^-состояний является близость их энергий к энергиям внешних а и d оболочек, формирующих валентную зону И ЗОНУ ПРОВОДИМОСТИ (ЗП). ЭТО ИрИВОДИТ К ДОГЮЛКИТеЛЬНОМУ В22ИМ0-

действию носителей заряда с магнитными состояниям! 41-оболочек. Изменения магнитной структуры атомов РЗЭ или кристаллической решетки, связанные с внешними воздействиями (изменение температуры, давления, воздействие магнитного поля) приводят к ряду интересных эффектов в явлениях переноса.

: Особый интерес привлекает изучение соединений РЗЭ с силышми мэжэлектронными корреляциями, птжесдяузши к образованию Кондо решетки и аномалиям явлений переноса при низких температурах. Большое количество работ в этом направлении посвящено соединениям церия (CeCu^Slg til), в которых обнаружена сверхпроводимость по тяжелым фермионам в иомапштной Кондо - решетке. Значительно слабее изучены системы с магнитной Кондо - решеткой типа TmS.

К уникальным свойствам, наблюдавшимся в ряде соединений РЗЗ, относятся также пораненная (нецолочислешюя) валентность (ПВ) атомов РЗЭ и электронный изоструктуршй фазовый переход <<ií¡) полупроводник - металл, индуцированный давлением.

Соединением, в котором реализуют?.-! оба эти явления, является SmS, нашедший техническое применение в качество одного из с^мых эффективных материалов' для датчиков давления. При нсрмальних условиях SmS - полупроводник п - типа, роль доноргаи состояний п котором играют 4Г-уровни Зп, расположенное вблизи дна 311. ¡;. д действием гидростатического сжатия ЗП опускается, гкреслшл 4Г-уровекъ, и электроны с 41-оболочки переходят в ОН, что лстпо дат к ФП полупроводник - металл (23.

'Кроме воздействия внешним дзплешюм, Ф!1 гшуирс-всда-.'-:

металл можно индуцировать с помощью "химического сжатия", которое достигается путем замещения атсмов Ба атомами других элементов, чащо всего редкоземельных, имеющих меньший, чем у Бш, радиус. Влияние замещающих атомов не ограничивается изменением величины постоянной решетки. Отличие строения их внешних оболочек меняет зонную, структуру сплава, сдвигает точку ФП по шкале концентраций или внешних давлений, делает ФП менее резким, а также влияет на все остальные физические свойства подобных сплавов.

Б литературе, посвященной изучению халькогенидов Бт и влиянию внешнего И' химического сжатия на их свойства, практически отсутствуют сведения о кинетических явлениях при температурах кике комнатной в системе Тта^Зп^З. Можно ожидать, что исследование этой системы прольет свет на ряд проблем, связанных с уникальностью свойств каждого из соединений, составляющих эту систему. В их число входит:

1 - строение зонной структуры монохальногенидов Тш, Бш и сплавов системы Тп^ „^т^;

2 - поведении ФП полупроводник - металл, индуцированного замещением самария атомами тулия;

3 - влияние магнитных атомов Тт на явления переноса в БтЕ в полупроводниковой и металлической фазах;

4 - особенности переноса заряда и тепла, связанные с сосуще-стьоьани^м двух аномальных систем - системы с ПВ (металлический 31,3) и концентрированной Кондо системы (ККС) (металлический Гпй).

Актуальность такого исследования связана также с возможностью использования Биб, легированного тулием в качестве материала для разработки новнх датчиков давления.

1 ■■ Г! основное задачи работы

Нелья настоящего исследования является получение информации о зонной структуре, механизмах переноса и рассеяния носителей :?-[.../да и тепла в сульфидах 5га, Тт, Ьа и их твердых растворах.

осаигн»«® задачами диссертационной работы являлись:

I. п^ч^сти чс^яздоьан*«* ньхений переноса заряда - эффекта "-Л.Г1 (Н), удельного сопротивления (р) и термоэдс («) в широком ,!чге:ы;л* ?ег.«ьрагур (1,5 - 303 К) и в магнитных шлях до 30 кЭ в систем? •?п!._7Г.т:.>3 для изуч-.-нин м^хавизксЕ рассеяния носителей

заряда при различном заполнении зоны проводкмооти в полупроводниковой фазе SmS.

2. Детально исследовать систему Tir.^Sm S для составов вблизи наблюдавшихся скачков зависимости постоянной решетки (а) от состава, особенно для скачка а(х) вблизи х= 0,84.

3. Исследовать особенности кинетических эффектов, связпшшх с вкладом f-состояний в зонную структуру металлических составов системы Tm^SiOjS.

4. Изучить влияние зонной структуры сульфидов РЗ элементов на перенос тепла электронами и фононами. Для этого провести сравнительное исследование теплопроводности магнитной систош Tm^Sn^S о частично запольенными 41 - уровнями РЗ ионов и немагнитного соединения LaS с пустой Г - оболочкой лантана.

5. Оценить характер рассеяния фононов на немагнитных и магнитных дефектах в LaS.

" Научная новизна и практическая ценность работа.

Научная новизна определяется тем, что в этой работе впервые:

1. Проведено систематическое комплексное исследований электрических, гальваномагнитных, термоэлектрических свойств, а та:а:о теплопроводности системы твердых растворов Tm^Sm S.

2. Обнарукено, что при замещетга Sin атомами Тт (0,84с х-валентность Тт, определенная из электрических измерений (Тт1""'), не совпадает с величиной валентности полученной другими методиками (Ljjj-спектри, сдвиг К-дкний). Различие объяснено п рамках модели допорного центра - связанного состояния, пулюдн::;^ -го к локализации электрона проводимости вблизи koiid 1'inh\ Прл увеличении концентрации Тт эти состояния образуют приме сну ¡о ?ону металлического тина, что сопровождавтся резким изменением посто янной решетки при ха 0,04.

3. Определен характер измонени* гагоети^ских. Koaitlasiiwirru: при заполнении зоны проводимости полупроводниковой фг^-ы iimS о малым содержанием Tm (0,84< х^ I), в переходной области (0,7Г:< л 0,84), в металлической фазе smS после -Ш иолу прово wr::< - »vrr«A3 (х< 0,75) и в металлических составах Tr.it „,КттЗ ::■. ov состояния SmS с переменней палентносп-м к кочп. н?ркрг:г«::1»оа до-системо ТтЗ.

4. Обнаружено, что в переходной области (0,75< х< 0,84), зависимость сопротивления от температуры приобретает линейный металлический характер. С понижением температуры р(Т) проходит через минимум и растет с понижением температуры по логарифмическому закону, переходя ниже Т~ЗК к насыщению; такая зависимость характерна для примесной Кондо - системы.

5. Изучена термоэдс системы сплавов Тт^Бт^. Обнаружено, что низкотемпературный максимум а(Т) при Г~ 25К характерен для всех составов системы и обусловлен эффектом увлечения электронов фононами. Показано, что температурная зависимость диффузионной составляющей термоэдс (<Хд) может быть представлена в виде двух составляющих, имеющих разные знаки. Такой характер а^(Т) связан с наличием Г-пика плотности состояний в зоне проводимости металлической фазы Тт^^п^Б, что приводит к межзонному рассеянию электронов проводимости.

6. Обнаружено, что в металлических составах системы (х< 0Д8) Тт^Бп^З при температурах выше азотной основной вклад в теплопроводность дают электроны, а при более низких температурах превалирует фононная теплопроводность. Это дало возможность надежно разделить электронную (эее) и фотонную (ае^) составляющие теплопроводности. ае характеризуется аномально большой величиной числа Лоренца (1<* 2,5Ь0, где Ь0= 2,45-Ю-® В-1-К-1- стандартное значение числа Лоренца).

7. Обнаружена аномально малая величина ге^ в чистом ТглЭ. Исследование образцов Тгпб с различной степенью дефектности привело к выводу, что основным механизмом рассеяния фононов в №5 яьляется резонансное рассеяние на парамагнитных I-уровнях Тт. расщепленных кристаллическим полем.

8. Изучена теплопроводность монокристаллического и поликрис-тлллических образцов ЬаЗ с магнитной (Тш) и немагнитной (Ьи) при'.юсьв. Показано, что при малых концентрациях примесей основным мехп;шймом рассеяния фононов является рассеяние на точечных де-•^•кгях, обусловленной искажениями решетки примесными атомами. Рассчитана фэнонная чеплопроводность по модели Дебэя, определены -р-'М.'Н^ фононов для основных мех-гшизмов рассеяния. ПрОВе ■'>::•■-.>;>.■• конц~н ¡ргдш Дефекте;- ь-> всех исследо-

При анализ« цдек'фолноа составляющей осюрудеио аномал! ас большое значение число Лоренца. Сделав ьыьов о двухтонном хгшзд-Ti'pe проводимости ü-d тигга в сульфидах I'.'Iii.

Апробация роботы. Основные результаты диссертационной росош докладывались на VIII Всесоюзной школе по актуальном проблемам физики и химии редкоземельных соединений (Апатиты, 1091). на XXIX Совещании по физике низких температур (Казань, 1992), на I Герма~ но - Российском симпозиуме "Физика новых материалов" (Дорматядт, 1993), на III' Польско - Российско - Украинском семинаре "Í электронные материалы" (Львов, 1994), на VII Международной конференции "Твердые растворы переходных элементов" (Вроцлав, 199*1).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего

7? наименований. Основной текст работы содержит страниц^/ машинописного текста, 5" таблиц. , 52 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Boji^-Míí1™ обоснована актуальность темы, сформулирован!,' основные цели и задачи работы.

В первой главе дается обзор по исследованиям свойств сульфидов самария и тулия и сплавов типа Ln1 SraxS (1л-- Ш, Ей, ."W, УЬ). Литературные данные о системе Tm^Srr^S немногочисленны. Для отдельных составов имеется данные об оптической плотности ал»."»:«* и зависимости сопротивления ¡три комнатной температуре от rw.py статического давления. Исследованы зависимости удельного соиго тмвления, концентрации носителей тока и постоянной p.wnci uv состава при Т= ЗООК f3).

Во__ьтороЯ.....главе содержится описание метсдаки йрг«с >:гдЯ

твплокрог>'>л1!сн!тя п ':'>'рмо:.дс методов стационарного теплогого -ка, а так:;:*: гл.-to.t.ík») измерен,гальгнисг.пгнитчых яг..""П'.:!5

пературных зависимостей кинетических коэффициентов с помощью измерительной установки на базе ЭВМ "Электроника - 20".

Описывается технология синтеза материала к приготовления

образцов.

В третьей главе рассмотрены основные положения теории кинетических явлений в твердых телах. Приведены литературные данные по постоянной решетки и валентным состояниям Бт и Тт в системе Тга^Бп^Б, полученные по разним методикам." Исследование зависимостей р(х), п(х) и а(х) при Т= 300К показало, что все свойства при х- 0,84 и х« 0,75 претерпевают скачки 13]. Природа скачка при ха 0,75 известна и связана с изоструктурным электронным фазовым переходом полупроводник - металл, вызванным химическим сжатием. Происхождение скачка при х= 0,84 неясно. Зависимость а(х) указывает на изменение валентности тулия от Тш+2 при х^ 0,84 к Тш+3 при х>0,84.

В диссертационной работе исследовались следующие кинетические эффекты:,'.удельное сопротивление, коэффициент Холла, термо-эдс, а также изменения сопротивления и термоэдс в магнитном поле, в зависимости от температуры и состава.

Для анализа полученных данных весь диапазон составов системы Тп^ Бп^Б можно разделить по мере изменения концентрации РЗ компонентов (Тт и Бт) на четыре области:

I. 0,84 ^ х < I - область до первого ФП;

II. 0,75 ^ х <" 0,34 - область между первым и вторым ФП;

III. 0,1 < х < 0,75 - область после второго ФП;

IV. О ^ х 5', 0.1 - область вблизи ТгаБ (Кондо - решетка)

Согласно нашим и литературным данным (из зависимости а(х),

данных по измерению - спектров и сдвигов К - линий) следует, что в областях I и II (до х-- 0,75) валентность самария +2.

3 области__I концентрация носителей п=1/еЯ растет с увеличением содержания Тт в БтБ, по остается почти на порядок меньше, ч>.'м должна была бы быть при трехвалентном состоянии тулия. При атом удчльнич сопротивление с понижением температуры возрастает. Таким обра;<оч, подтверждаются данные по а(х) о валентности Тш+Л. '■•днмк->, прямы«' и:',мн])(;ния валентности, декаде информацию о засе-.¡>'Н!1'Г-у! к'ПН'.'й (Ьг11 - спектры, сдвиг К - линийдают вплепт-

ность тулия +3.

Для разрешения этого противоречия А.В.Гольцевнм била пред-• ложена модель примесного центра Тш в решотке SmS. Причиной двух валентного состояния Tn f¡ SmS может быть образование приносным ионом Тт+3 связанного донооного^центра. Это возможно в том случае, если энергия состояния 4fI3(Tm ) больше энергии состояния

то .о Т"}

41 (Тш). Один из í-электрснов в состоянии 4Г уходит в зону проводимости и образует связанное состояние с избыточном зарядом иона Тт+3.

Характер гальвакомагнитных эффектов - магнетосолротивлешя (МО) Лр(Н)/р(0) и магнетотермоэдс Ла(Н)/а(0) но мере изменения состава в области I отражает влияние заполнения зоны проводимости (ЗП) SmS электронами с ростом содержания Тш. Происходит постепенный переход от отрицательного значения МС в SmS и Tm0 jSrrig qS при 77К к положительной величине МС при х=0,86. Изменение МС с температурой в Tiiiq , 4Sm0 g^S имеет ту же температурную зависимость

Ар(Н=10кЭ)/р(0) ~ Г1'5, что и Да(Н=10кЭ)/а(0).

При переходе к области II характер зависимости р(Т) меняется с полупроводникового па типично металлический - удельное сопротивление линейно уменьшается с понижением температуры. Переход к металлическому типу проводимости при хи 0,84, сопровождающиеся скачком а(х), может бить объяснен делокализацией электронов, связанных на донорных центрах Тш+", при возрастании содержания Тш с образованием примесной зоны Тш металлического типа.

При этом резко меняется характер зависимости Ар(Н)/р(0) при гелиевых температурах (1,5+ 4,2К) - от положительного значения ъ области I к отрицательному и существенно менычему но величине МС в области II.

Особенностью р(Т) для всех составов в области II является наличие минимумов при Т= 35 - 6СХ и рост р к низким температурам по логарифмическому закону. При 14 ЗК р(Т) переходит в участок с насыщением. Такая зависимость р(Т) характерно для рвзбпюгсникх Кондо - систем. В kwctum мяпвтюй прим-си здесь ьысгунопт пони

Tüi^, ИМ.-ЦЩИ.; .¡ц.шой M-inWTüüil I'^MelíT ()1. о = 7,?i:r).

ТиГ'J

Гри х-0,7ó нч-эа хлмич'. vr'о с^пин r-yp:f':n¡. Г.:;, входит ъ И ПрС'/.Сл'.'ДПТ П'Г'-Х-.'.Д К С/У ;';О.ЧН:!'"'| ÍVv. Кг, :Л':Ч1' ' -

- IG -

niьЛ иадонтностьы Sm (+2,в) {область III). Ори росте содержания Tri в области III происходит переход от системы с IIB к ККС, vro находит отражение в характере зависимости р(Т); при х-< 0,1 (область ТУ) р(Т) приобретает вид, типичный для Нондо- решетки TïkS (с максимумом при низких температурах).

Всю совокупность данных по термоздс системы Tra^jSm^ -(рис.1, 2) можно описать, представив ее в виде трех слагаемых а= + cip)+ ajf'K где - отрицательная диффузионная соста-

вляющая термоэдс, - положительная диффузионная составляющая термоэдс, -Пр - термоэдс фононного увлечения.

В области 1,Ё(х= 0,78 - I) а хорошо описывается при Т< 80К стандартной формулой для металлов и вырожденных полупроводников; при Т~ 80К а(Т) имеет излом. В области III a^ ^ начинает аномально возрастать, что связано с резким ростом эффективной массы электронов в системе с IIB; максимальная величина а^ наблюдается пои х= 0,5.

/г> \

Положительная составляющая a j начинает играть при низких температурах существенную роль после второго СП, обусловленного вхоздонием f-уровня SmS в зону проводимости. Такой характер а(Т) объясняется рассеянием электронов s-d- зон при мекзонных переходах ь узкую Г-зону.

Во всех составах Tnij Sri^S при температурах, Слизких к тем-r.'HjciTypi! максимума кривой теплопроводности (Т~ 25К) наблюдается отрицательный пик а(Т); величина добавочной термоэдс при Т~ 25К ■того а-л порядка, что и о.^К Наличке пика низкотемпературной т-зркоэдс объясняется аЗДектод увлечения электронов фоноиами.

""Т' -'-птпд главч начинается с краткого описания теории твпло-:к'.¡подн;-сп! и обзора литературы. В литературе имеются подробные cr.--.inuùt о 'Tvü/iCfpjbo/Ji-jo';'»! <>:) S.îîS в ¡вираком интервале тедаера-?У1 ; изучено рляя»в:>; егкдсн*ния ст стехиометрии ЗгаЗ на величину >л«:.тк-Г- т-чикжри^ллкозг-и i-'-rJ. Данные о «е Tt.ß в литератури от-

Б .•кс1:ир1!кс-и,гальноК части приводятся результаты ягмэрвевй

'гттор-д-^г-т:! tüciv'v: ■„ Г'гЗ (r.vno- и по.-акристаллачес-

•-••-» :rnv, a vaic-:1.* -у-Vi ä! o?»-Ur> роЗ (рис. 3, 4).

; с л - O.e.- гг:у-;:г;:л'Ч"ть о>:Т) i"n:opt вид,

• Tm(0.1)Sm(0.0)S

o Tm(0.14)Sm(0.80)S « Tm(0.16)Sm(0.84)S o Tm(0.17)Sm(0.83)S

* Tin(0.18)Sm(0.82)S л Tm(0.22)Sm(0.78)S

Рис.1. Тормоэдс образцов системы Tm^Sm^S с х>0,75.

О 50 100 150 200 250 300 S50 т, К

Гис.2. с образцов су.стеуы Т~>, vSr.fS с х'0,?Ь-

Рис. 4. Теплопроводность монокристаллического LaS(tn) и поликристаллических LaS, LaQ qTínn .S и Lin 0?í¡.in mS.

- 14 -типичной для решеточной теплопроводности SrrS с большой концентрацией дефектов (максимум при 25К и слабая зависимость ж(Т) ~ cona t при Т > IOOK ). С ростом концентрации электронов (область II) появляется заметная электронная составляющая теплопроводности (<е=а>+«е), имеющая вид же(Т)=*АТ. Посла второго ФП (область III) жр(Т) при Т^ЗООК уже значительно превосходит фононную составляющую и продолжает возрастать с ростом содержания Тш, в то время как фононная составляющая изменяется слабо. Такой характер поведения ге(Т), а также то обстоятельство, что при высоких температурах основной вклад в теплопроводность вносит электронная составляющая, а при низких температурах - фононная, позволяет надежно разделить и ае .

Фононная составляющая теплопроводности чистого TmS оказалась значительно меньше, чем у SmS. Попытки изменить величину у TmS путем изменения стехиометрии в области гомогенности и за ее пределами не привели к заметному эффекту. Это указывает на существование мощного механизма рассеяния фононов, не связанных с обычными дефектами решетки. Таким механизмом, по- видимому, является рассеяние фононов на парамагнитных уровнях Тш, расщепленных кристаллическим полем. Этот вывод подтверждается тем, что аналогичный аффект наблюдался в теплоемкости: взаимодействие фононов с системой расщепленных парамагнитных уровней приводило к появлению низкотемпературных аномалий Шоттки в TmS- Полученная при этом величина расщепления Г - уровней составляла А» 25К 14].

Определенная из хе постоянная Лоренца L (эее = LT/p) оказалась аномально большой (Ъ«(2+3)-Ь0).

Превышение стандартного числа Лоренца обычно объясняется в двухзонной модели переноса заряда, предложенной Моттом и развитой Коломойцом для d - металлов. В нашим случае трудность количественной и качественной интерпретации связана с тем, что в металли-чиских составах Tinj_xSrnxS уровень Ферми проходит через три (s, d и Г) зо1 ш.

Для того, чтобы оцепить вклад каждой из этих зон в межзонное рассеяние, приводящее к аномальному значению числа Лоренца, нами было проведено исследование металлического сульфида лантана Las.

В LaS f-зона лежит выше уровня Форда и не вносит вклада в-явления переноса. Исследовались эе и р в монокристаллическом и

поликристаллических образцах. В монокристаллическом LaS зависимость р(Т) имеет линейный характер при Т= 20 - 300К; ниже 20К кривая р(Т) выходит на остаточное сопротивление. В менее совершенных образцах LaS такого участка ранее не наблюдалось.

Для исследования влияния на Жр примесей как с парамагнитной, так и с немагнитной, полностью заполненной f-оболочкой, в las были введены примеси Тш и Lu, имеющие приблизительно одинаковые радиусы ионов, но сильно отличающиеся от радиуса лантана.

Введение примесей приводит к большому росту теплосопротивле-ния, причем примеси Тш и Xu влияют на Жр практически одинаково. Это объясняется тем, что вокруг них создается поле упругих напряжений, что эффективно рассеивает фононн. В то же время влияние парамагнитных уровней тулия при таких концентрациях не заметно.

Также, как и в металлических составах Тш^_xSmxS, в las при низких температурах преобладает фононная составляющая, при высоких - электронная. Экстраполируя фононную составляющую в область высоких температур, можно выделить фононную и электронную составляющие .

В настоящей работе разделение по такой методике проводилось в несколько этапов, что снижало ошибку в определении компонент теплопроводности. Полученная фононная составляющая анализировалась с помощью формулы Дебая для теплопроводности:

9/Т

» = G-T-J- ---'

Р о т W(x/2)

где G = ^/(в'-гс2-v-ft3)- константа, х = Ьсо/1с0Т. тГ'^Зт^1 -

суммарное обратное время релаксации фононов, v - скорость звука. Полное время релаксации t бралось в виде:

где i'l, = A'T3-x2 -exDi-e/bT) - обратное время релаксации,

гР -14 4

характеризующее' фонон-фононное взаимодействие, = В-'Г -х

определяет рассеяние на точечных дефектах, а х^= у/Ь - граничное рассеяние (L ~ 1 да - мшюшгаШ рзгмер кгкстздлэ, v= 5,3-tn"

см/с - скорость звука).

Подгонка параметров в монокристаллическом ЬаЗ велась по абсолютной величине теплопроводности в сторону высоких температур от максимума, и по температуре и величине максимума.

Расчетные величины, определяющие фонон-фононное взаимодействие ( А = 1IO"c~IK_1, b = 2,2), полученные для монокристаллического LaS, у других образцов не менялись; для них варьировался только параметр В в выражении для времени релаксации на точечных дефектах, величина которого пропорциональна концентрации точечных дефектов. Получены значения концентрации точечных дефектов в исследуемых образцах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Проведено систематическое комплексное исследование кинетических эффектов - удельного сопротивления, эффекта Холла, термо-

эдс и теплопроводности в широком интервале температур и магнитных полей в системах Tm^ySm^S и LaS с примесями Тш и Lu.

2. Изучен характер изменения кинетических коэффициентов в полупроводниковой фазе Tm^Sm^S при заполнении ЗП. Обнаружено проявление изоструктурного ФП при х~0,84 в кинетических эффектах. Показано, что поело ухода электрона с 1-уровня Тт в зону проводимости образуется связанное донорное состояние иона Тт+3 с энергией -55 мэВ. С ростом концентрации Тт происходит образование примесной зоны, приводящее к делокализации донорного центра Тт и к ФП при х~0,84.

3. Обнаружено, что в металлических составах системы Tm5_xSmxS с низкой концентрацией носителей (0,75«; х< 0,84) наблюдается кондовское рассеяние носителей тока на магнитных примесных атомах Тш. .

4. Показано, что в металлических составах Tm^Sn^S с ПВ (х<0,75) в поведении диффузионной составляющей а(Т) существенную роль играет межзоннсе рассеяние носителей s-d - тина, связанное с их пароходами в узкую Г-зону.

Г>. В чистом TmS основным механизмом рассеяния фононов является резонансное рассеяние фононов на парамагнитных 41-уровнях. расщепленных кристаллическим нолем.

«

6. Число Лоренца для электронной составляющей теплопроводности в металлических составах Tm^^Srr^S (х<0,78), характеризующихся переходом от ПВ к ККС, аномально велико ÍL/I.Q~ 2-tS).

7. В немагнитном сульфиде РЗЭ - LaS так же,как и в магнитной системе Tm^Sm^, число Лоренца аномально велико. Сделан вывод о двухзонном характере проводимости s-d - типа в сульфидах РЗЭ.

8. Изучено влияние магнитных и немагнитных примесей на фо-нонную теплопроводность LaS. Обнаружено, что при малых концентрациях вводимых примесей (Tm, Lu) уменьшение ас связано с возрастанием рассеяния фононов на точечных дефектах, образованных в результате искажения решетки примесными атомами с малыми радиусами. Из расчета по модели Дебая проведена оценка времен релаксации фононов для основных механизмов их рассеяния, а также концентрации точечных дефектов в моно- и поликристаллических образцах LaS.

Список цитированной литературы: [I] Мощалков В.В., Брандт Н.В.// Усп.физ.наук, 1986, т.149, в.4, с.585 - 634.

[21 Оскотский В.С, Смирнов И.А.// Кн.: Редкоземельные

полупроводники, "Наука", Ленинград, 1977, 208 с. [33 Буттсов Б.М., Амирханова Д.Х., Жукова Т.Б., Хохлачев П. 11.// Сб.: Актуальные вопросы физики и химки редкоземельных полупроводников, Махачкала, 1988, 168 с. [41 Berton A., Chaussy J., Flouguet J., Odin J., Peyrard J., Holtzberg F.// Phys. Rev.B. 1985. V.31. Mo 7. P.4313-4318.

Основное содержание диссертации отражено в следующих научных публикациях:

1. Буттаев Б.М., Каеымова А.Г., Попов В.В., Ренин С.М., Смирнов Я.А. Кинетические эффекты при низких температурах с Tfflg 14SmQ gírS. // Тезисы докладов VIII Всесоюзной школы по актуальным проблемам физики и химии редкоземельных соединений, Апатиты, 1991, с.61-62.

2. Каеымова А.Г., Попов В.В., Репин С.М., Смирнов И.А., Буттаев Б.М. Эффект Кондо в системе Tmj^SmjS. // Тезисы докладов XXIX Создцзния по Физике низких тткратур, Каашь, 1992, 4.2, с.Э-3.

ft

3. Smirnov I.A., Popov V.V., Golubkov A.V., Buttaev B.M., Kasymova A.G. Cascade of phase transition In Tm,^Sni^S due to Tm and Sm valence changea// First Bilateral Slmposium on "Physics of Novel Material", Darmstadt, Germany, 1993.

4. Попов B.B., Касимова А.Г., Буттаев Б.М., Голубков А.В., Смирнов И.А. Топлопроводность системы Тш1„jSm^S //ФТТ, 1993, т.35, в.II, с.2935 - 2939.

5. Sirilrnov I.A., Popov V.V., GolubkoV A.V., Goltsev A.V., Shaburov V.A., Smirnov Yu.P., Kasymova A.G. Cascade of phase transitions In Tm^Sm^ due to Tm and Sm valence changes // J.of Alloys arid compounds, 199^, in press.

6. Popov V.V., Kasymova A.G., Golubkov A.V., Smirnov I.A. Thermal conductivity LnS - type compounds (In = la, Sm, Tm, Lu) "Properties of f- electron compounds", ed. A.Szytula, Inst, of Physics, Jagellonlan University, 1994, P.51-58.

Отпечатано в типографии ГЩ1Ф

Зак. 58, тир, 100, уч.-изд.л.1; 20/1-1995Г. Бесплатно 1