Закономерности изменения термо-эдс для широкого класса углеграфитовых материалов и интеркалированных соединений на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГ6 од

- й ДЕК 1997

КИТВСЬКИЙ УН1ВЕРСИТЕТ 1МЕН1 ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

На правах рукопису УДК 537

Оваенк<? 1рина Володимир1вна

\KOHOMIPHOCTI ЗМ1НИ ТЕРМО-ЕРС ДЛЯ ШИРОКОГО КЛАСУ ВУГЛЕГРАФ1ТОВИХ МАТЕР1АЛ1В ТА IX 1НТЕРКАЛЬОВАНИХ СПОЛУК

Спец1альн1сть 01.04.07 Ф1зика твердого тта

Автореферат дисертацн на здобуття наукового ступеня кандидата ф1зико-математичних наук

Кш"в -1997

Дисертац1ею е рукопис.

Робота виконана в КиУвському ун1верситет1 ¡меи Тараса Шевченка.

Науковий кер|'вник: кандидат ф^зико-математичних наук Мацуй Людмила Юрнвна, старший науковий сшвробггник кафедри загально!' физики ф!зичного факультету КиТвського университету ¡меж Тараса Шевченка.

ОФУйж опоненти: доктор фЬико-математичних наук, Гречко Леожд Григорович, провщний науковий cniBpoöiTHHK Ыституту xiMii noaepxHi HAH УкраТни;

кандидат фЬико-математичних наук Захаренко Микола 1ванович,

доцент кафедри ф!зики металщ фюичного факультету Кш'вського ун!верситету ¡меж Тараса Шевченка.

Пров|'дна установа: Льв1вський державний ужверситет ¡меш 1вана Франка, фшчний факультет.

Захист дисертацп в1дбудеться "22" грудня 1997 року о /У^год. на зааданн! Спец1ал13овано! Вчено'| Ради Д 01.01.22 при КиУвському ужверситет1 ¡мен( Тараса Шевченка за адресою: 252022, КиУв-22, проспект Глушкова, 6, ф!зичний факультет, ауд. 200.

3 дисертацгёю можна ознайомитися в науковш б1блютец1 Кишського ун1верситету ¡мен1 Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 62.

Автореферат розюланий листопада 1997 року.

Бчений сскретар

Спец1алвованоТ ВченоТ Ради Д 01.01.22 доктор фйико-математичних наук

Охр|'менко Б.А.

Загальна характеристика роботи

Актуальность проблеми

Дошдження властивостей вуглеграф!тових матер|ап1в та ¡нтеркальованих сполук на ¡х основ! викликае значний ¡нтерес як в теоретичному, так 1 в практичному вщношеннк

Вугпеграф1тов1 матер1али (ВМ) широко використовуються як наповнювач! при створенн'| р!зноман1тних композит завдики таким ф'|зичиим характеристикам, як мала густина, значт М1цн1Сть ((2-3)-10®Н/мг) I модуль Юнга ((2.5-4.5)-Ю^Н/м'). Кр|'м цього, ВМ е основою для створення ¡нтеркальованих сполук графпу (ЮГ) - тобто сполук, ям утворюються при зануренн! шарю р1эних речовин м1ж шарами графгту. ЮГ представляють новий клас матер!ал:а а умкальними ф1зичними 1 хамнними властивостями, серед яких, зокрема, висока ( в 7-10 рази бшьша в пор^внянш з вих)дним граф1том) електролров(дн1сть, яка е близькою до електропроЫдност! мда. Така велика епектропровщмсть у сполученм з малою гусгииою дозволяв створювати на основ! ЮГ лет високопровдж магер1али р13ноТ форми, причому електролров1ди1сть цих матер|ал!э можна легко зммювати в широких межах, змшюючи концентрами ¡нтеркалянта. 1СГ також е вихздним материалом для отримання ще одного перспективного конструкцмного матер|'алу терморозширеного графлу (ТРГ), тобто графиту, полередньо ¡нтеркальованого, а пот!м швидко нагрпого до висомм температури.

До тепер1шнь0г0 часу ¡нтенсивно вивчалися структурно мехажчн! та електротранспортт властиеосп ¡нтеркальованих сполук, отриманих на основ! високографгсизованих ВМ, тому що на основ! цих матер1ал!в легше утворюються ЮГ, цо мають високу епектропров!дн1сть 1 концентрац'но зануреноУ речовини. ¡нтеркалюэання др|бнокристал!чних ВМ пов'язано з певними складностями, але 1СГ, що отримаЫ на основ! др'биокристапмиих ВМ, мають бтьшу стаб'тьн1сть та термостабшьшсть з'пор1внянн1 з ЮГ, що отримаж на основ! високограсрп-изованих ВМ. Кр1м цього, ¡нтеркалювання еисококристалмних ВМ призводить до эначного лопршення (х механ'мних властивостей, в той час як при ¡нтеркалюванн! др1бнокристал!Чних ВМ ця тенденция значно послаблюеться.

Досгодження властивостей ВМ та ¡нтеркальованих слолук на 1'х осноЫ також викликае значний науковий ¡нтерес.

Структура ВМ значним чином залежить в/д умов отримання матер1алу та температури подэльшоУ теплово! обробки. Тому ВМ можна використовуазти як

мэдельж для вменения ф!зичних властивостей ыатералт при посл1довн1й эмш! Тх структури в1д аморфно? невпорядкованоТ до високо впорядковано! кристально'!.

1мтеркальован1 сполуки графггу е лриродними двом!рними електронними системами, в яких носГ( струму перем^щуються переважно у иапрямку, парзлепьному плоцинам граф1ту. Тобто система носив струму в 1СГ низьких ступежв представляе собою вироджений двом^рний епектронний газ, двом!рн!сть якого пов'язана з особливостями будови електронжн структури 1СГ. Можлив1сть змшювати кристал!чну структуру зрвзкю шляхом використання рЫих типш ВМ для ¡нтсркалговання, зм!ною типу ¡нтеркаляиту ! номеру стуленя сполуки, тобто можлив!сть змжювати ! контролювати стуш'нь розупорядкованосп досл1джуваних зразк!а в широкому ¡нтервал! робить ЮГ ¡деальним модельним матер1алом для виаченнл фйичних властивостей двом!рних структур.

Серед ¡нших електротранслортних властивостей вим!ри термо-ерс дають Ыформацю про тип (концентрац1ю носй'а струму в матер!ал!, про енерг!ю Ферм!, про . механими роэаяння носив струму I фононш, про енергетичну залежн'кггь часу релаксацн носна струму I фононё. Проте до теперпжього часу на в'/дмшу в>д Ыших електротранслортних властивостей, таких як електропров'|Дн!сть, магн'ггоопф, в л'ггератур! в!дсутн! дам з систематичного вивчення залежносп термо-ерс ВМ в|д структурно! досхоналосг) ВМ. Одиничними с дат э температурно"! эалежност) термо-ерс ЮГ на основ! др1бнокристалмних ВМ. В!дкритим залишаеться тетания про вллив ефеклв слабкоТ локагозацн та електрон-епектронноТ взаемодн на термо-ерс та можливеть експериментального спостереження лрояву цих -;фект1в в термо-ерс.

Мета роботы,

Виявлення механ13м['в еиникнення термо-ерс в структурно вщмюних вуглеграфггових материалах та штеркальованих сполуках на 1х основ! в широкому ¡нтервал! температур.

Наумова новизна досл'щжень

Експериментально показано, що термо-ерс с величиною дуже чутливою до ЗМ1Н параметр» кристал)чно'( структури ВМ; виявлено мехамзми виникнення термо-ерс при посл'|довн1й зм!н! структури ВМ В1Д висококристал1Чно'| до кваз!аморфно1

Показано, що термо-ерс ЮГ описуеться в рамках просто; двом"|рно'( модели

Експериментально дослщжено температур«! залежноси термо-ерс в ЮГ акцепторного типу р!зних ступени на основ! структурно вщмжних ВМ; виявлено мехаизми виникнення термо-ерс в ЮГ на основ! др1бнокристалмних ВМ; показано, що термо-ерс ¡нтеркальованих спопук на основ! др1бнокристалмного графгсу також, як 1 термо-ерс ¡нтеркальованих спопук на основ!' високооркнтованого граф!ту,

визмачаеться вивсхом двох склздозих; дифузно! складоео! термо-ерс i термо-ерс, пов'язано) з фоионним захопленням носив струму.

Експериментально еизначено вплив лараметр!в кристал1чно1 структур» БИХ1ДНОГО для ¡нтеркапюаання графпу, типу ¡нтеркалянту, номеру ступени сполуки, умов отримання !СГ на темлературну залежысть термо-ерс в ЮГ.

Вперше експериментально виявлено низькотемпературн1 аномалн термо-ерс □ ¡нтеркальованих сполуках на ochobI др1бнокристал!чного графггу; показано, що qi аномал'и' поэ'язэж з проявом в термо-ерс ефектщ слабкоТ локал1зацн та електрон-електронно! взасмодй' носив струму..

Наукове 1 практична значения роботи полягае у фундаментальному характер) досл1джеиь i встановленж закономерностей, ям фають значну роль для розвитку Teopii електронно? будови та вивчення фшшних властивостей двом1рних матер1зл!в.

Апробаит роботи

Основм результат« дисертац!йно'( роботи допоадалися на 3 Всесоюзна конференцй' молодих вчених (Донецьк, 1991р.), на ВсеукраУнськш конференцп моподих вчених (фЬика) (КиТэ, 1994р.), на МЬкнароднм конференцп "Condensed matter: Science & Industry" (Льещ, 1993р.), на Укра'шськ1й конференцп "Структура i ф1зичн( власгизосп невлорпдкоэаних систем" (/lbeis, 1993р.), на сьомм та восьми м!жнародних комференц1ях з ¡нтеркальованих сполук графггу (Louvain-Ia-Neuve, 1993р., Ванкувер, 1995р.), на 15 наукоеому семЫар) 1ПМ HAH УкраТни та Терногильського лриборобуд1вельного ¡нституту (Kn'fa, 1996р.). рУбл1кацГ|

OcHOBHi результати дисертац1йно? роботи опубликовано в 13 друкованих роботах

ропожйкня, то виносяться на захист

1. Вдосконзлення гристал1Чно\ структури вуглеграфгтових матер1ап)в в процес! переходу в(д кваз!аморфиих до монокристалмних структур призводить до зм!ни MexaHiiMiB виникнення термо-ерс.

2. Термо-ерс ¡нтеркальованих спйлук як на ochobi еисокоорйнтсгзнсго графггу, tau i на ochobI нейлорядкованого графггу з хлоридами металла, описуеться в рамках просто* двомфно! модели

3. Термо-ерс ¡нтеркальованих сполук акцепторного типу на ochobi невпорядкованих вуглеграфгтових MaTepiania визначаеться як дифузною, так 3 фононною скп адовою термо-ерс, причому в1дносний анесок кожноТ складоеоТ в

загальну термо-ерс заложить В1'д параметров кристал1чно'1 структури вих^дного для Ытеркалювання графггу.

4. Влершв виявлвно низькотемпературн! аномалй' термо-ерс в 1нтеркальованих сполуках на основ! др!бнокристап!чного аИзотропного графггу ' з хлоридом сурми I показано, що виникнення цих аномэл1й лов'язэно з проявом ефекпв спабко? локал!зацн та електрон-електронно'1 взаемодП' носй'в струму.

Структура дисерташТ Дисертац!йна робота складаеться з вступу, чотирьох роздМв, висновпв I списку використаних лгтературних джерел. Дисертацмна робота м!стить >ао сторонок машинописного тексту, ¡ао ¡пюстра^й, (2 таблиць I список використаних лпературних джерел з з найменувань.

Короткий зм!ст роботи

У в ступ! обгрунтовано аюуалыпсть теми дослцркення, означена мета роботи, сформульоваж положения, цо виносяться на захист, обговорена Тх наукова новизна I практична значення.

Пеоший роздт дисеотаи» мае оглядовий характер. В першому параграф! описан! крисгалмна та елеюронна структура ВМ э ряним ступеней структурно! досконалосп, а та кож р!зн! модел! електронно! структури ЮГ акцепторного типу на основ! впорядкованого Шролггичного графггу риних ступенШ. 3 другому параграф! представлено лгтературн! дан! з достижения термо-ерс в структурно вщимних ВМ I в 1СГ акцепторного типу на основ) впорядкованого гаролгтичнога графггу р!зних ступен^в, а також описано рин! модел! для розрахуняв термо-ерс в цих матер1алах. Наприюнц! другого парафафу в!дм1чено, що в литератур! практично вздсум дам з доспиження термо-ерс в ¡нтеркальованих сполуках на основ) невпорядкованих ВМ. Третш параграф присвячений питанию про вплив ефекп'в слабко? локал1зацм та електрон-електронно? взаемодм носй'в струму на термо-ерс. 8 параграф! подано основн) положения теор!й слабкоТ локал1зацГ( те електрон-електронноТ взаемодИ носнв струму, пригедвно роэрахунки термо-ерс в рамках цих теорий, показано вплив цих ефект'в на епектро- та магн!тоогф I ковф1ц1Ент Холла ВМ та ¡нтеркальованих сполук на 1х осноы. В1дм1чено, що в лггератур1 в'щсу™ дан! з екслериментального спостереження прояву цих ефе1а!в в термо-ерс у ВМ ! ¡нтеркальованих сполуках на '(х основ!. Наприюнц! другого та третьего парафаф1в на основ! проведеного анап!зу лгтературних даних сформульован! задач! достижения.

В другому розд!п1 представлено характеристики ВМ, що еикористовувалися для вивчання термо-ерс I для отримання ¡нтеркальованих сполук; методика отримання ¡нтеркальованих сполук з ЭЬСЫ РеС^; методика дослщження термо-ерс в Обпасп температур (4.2-300)К.

Доавдження термо-ерс проводилося в структурно вщмшних ВМ, параметри кристал1чноУ структури яких представлен! в таблиц 1.

Таблиця 1.

Параметри кристапмно( структури ВМ.

Тип ВМ C$0021 м Ц, M Ц, м Г Р р, Ом м

ВОПГ 3.3510" 2-10'1 1-Ю'7 0.97 -10* г.б-ю"'

ТРГ 3.35-10'" - - 0.97 б-Ю-*

В-1 3.39-10'° 1-Ю'7 б-Ю4 0.6 1 8-10"®

УПВ 3.40-10"10 3-Ю"1 2 10"* 0.3 ~10J 6.9-10"*

пги 3.44-10" З-Ю"* 1-10-* 0 1 3.1 -10"4

AB1 3.44-10'° - - - - 2.3-10"*

АВ2 3.44-Ю'10 • - - -

Параметри кристально!' структури вуглецевих. волокон.

Тип ВМ d, и dooî, м U, M U, m p, OM-M

ВПР-1 (1.1±0.2) -10"5 3.41-10'10 1-10"* 1-10-" 7.5-10'*

ВПР-2. (1.2±0.2)-10 ® 3.42-10'"1 5-10"4 5-tO'1 1.2Ю"5

БМН (7.4±0.2) \<Х* 3.42-10'"1 3-W4 3-10* 1.410"*

<W вщстэнь мж шарами графиту, L, i Ц - розмфи кристалта вздовж базисно) ппощини i вздовж гексагонально1! sic», у- параметр графггацй, р- параметр переважно! ор1снтас|Г1 кристалЖа вздовж bící с, р- литомий алектроогар при температур) 200 К, с#- середой диметр.

Для (нтеркалювання використозузглися др.'Знокристалнний ан^зотропний л1ролгтичний грзфгг УПВ та вуглэцевв волокно ВПР-1. Введения ¡нтеркалянту в фаф!т проаодилося за стандартною двотемпературною методикою. Характер розлодшу ¡нтеркалянту в др(бнокристал!чному графт дослщжувався за допомогою рентгенограф|чного методу на прилад! ДРОН-ЕМА-3. Для сполук э риною

2 - feo SO

концентра^ею вЬС151 РеСЬ визначалися пергади ¡дентичносгп шар!в ¡нтеркалянту 1с I, вщповщно, ступыь сполуки 5 з використанням стввщношення:

. I, = </.+(,? -1) </ш (1),

да (¡тг вщстань м>ж шарами графиту, <).- в1дстьнь м<ж шарами граф|ту, що М1стять шар ¡нтеркалянту.

Умови, час синтезу ! склад отриманих в результат! ¡нтеркалювання зразюв представлено в таблиц! 2. ,

Таблица 2.

Умови, час синтезу I склад отриманих зразмв ¡нтеркальованого фафпу.

Номер Вих!д. ¡нтер- т„ Т|«т, 1 год. Дт/т С,%, да/о Б* Э3

зразку графгг калянт °с °с МОП

1 УПВ БЬС!} 440 440 40, наб1р 1.03 3.97 о.в 2.02 2

2 УПВ' БЬС1, 440 440 40, наб1р 1.1 4.22 0.93 1.89 2

3 УПВ ЭЬС/, 440 .440 40, наб!р 1.05 4.04 0.89 1.98 2

4 УПВ ЭЬС1» 440 440 40 1.06 4.1 1.12 1.95 2

5 УПВ ЭЬСГ, 220 220 12, наб/р 0.95 3.7 0.85 2.18 2

6 УПВ БЬСЬ 420 180 420 180 4 27 наб!р 1.23 4.7 0.75 1.69 2

7 УПВ эьси 300 320 180 300 360 180 8 7 14 0.8 3.1 0.73 2.6 3

в УПВ БЬСЬ 220 20 160 20 14 в м!с.: 0.3 . 1.21 0.54 6.8 4-5

9 УПВ вьси 220 140 24 0.27 1.12 0.3 7.4 8-9

10 УПВ РеСи 360 330 12 1.29 8.7 1.1 1.74 2

11 УПВ ЯеСЬ 360 330 12 0.52 7.37 0.5 2.1 2-3

12 УПВ ЯеСЬ 360 320 12 0.39 2.80 0.79 2.79 3

13 • волокно вьсь 220 180 46 наб!р 8-9

14 волокно БЬС!, 230 220 95 набф ' 7-8

15 волокно ГеС13 390 360 95 6-9

Т,р, Тья- температура фаф!ту та ¡нтеркалянту пщ час ¡нтеркалювання, I- час ¡нтеркалювання, Ат/та ( д<М- вщносна -змша маси I товщини зразку теля ¡нтеркалювання, С- молярна концентрация ¡нтеркалянту, ЭНомер ступеня » даних зм'1ни маси зразка пюля ¡нтеркалювання, Э2- Номер ступеня Б э даних рентгенофаф'много аналиу.

Дослдження термо-ерс а облает! температур (4.2-300)К проводилося в спец!апьному гелиевому крюстат!. Зразки охолоджувалися з посп'йноГ швидюстю (0.3-3)К/хв. На зразку створювався градккт темпвратури (0.5-1,0)К, який вим1рюзався в облает! низьких температур за допомогою диференц1ально'| термопари Cu-CuFe (чутливсть в облает! температур (4.2-10)К складае (8-16) мкВ/К). При температур! Т<В0К термо-ерс зразка вим1рювалася вщносно надпров!дно! керамюи Y-Ba-Cu-O з температурою переходу в надпров'|дний стан 80К. Вим'|рювання термо-ерс проводилося за допомогою створено)' аетоматизовано! установки, що складасться з ПЕОМ типу IBM PC/AT, вольтметров та припаду зв'язку, об'еднаних за допомогою приборного Ытерфейсу КОП. Для вим^рювання мапих значень напруги використовувався метод цифрового синхронного детектування, суть якого лолягае в тому, що який-небудь параметр об'екту вим|рюеань модулюсться за перюдичним законом, а у результатах вимфювань еидтяеться eiflnoeiflHa пергадична складова за допомогою фазового детектора, який керусться в!д того генератора, що модулятор. Використання для доепщження термо-ерс аатоматизоааноТ установки i методу цифрового синхронного детектування дало можлив1сть знизити похибку вим1рювання до 2%.

В третьому ро?л1л! представлено експериментальн! результат з дослодження температурив? залежносп термо-ерс в ВМ з р!зним ступенем структурно! досконалост!. Вигляд температурно)' залежност! термо-ерс S(T) р!зних ВМ представлено на рис. 1.

Ексгариментально показано, що термо-ерс е величиною, дужа чутливою до зм!н параметров кристально!" структури ВМ.

Для !зотропного ВМ - коксового графггу В-1 .- з використанням експериментальних результат« температурно'! залежност! електро- та магнгтоопору i коеф!ц1енту Холла [1J, експериментальних результате температурно!' залежност! термо-ерс, а також того факту, що при температур! Т~280К термо-ерс двузонних ВМ, до яких взноситься граф!т В-1, визначаеться т!льки внеском дифузно! складовоУ термо-ерс, за формулою для дифузноТ термо-ерс двузонних провщниюв [2):

2FiEo / 2кьТ) Ео

е a +Ь

F{Eo / 2кьТ) гит

(2),

/А

Б.тсУ/К

-10

де Бо - перекриття валентно)' эони I зони провдаост!, а - в1дношення концентрами д1рок I електронш, & - вщношення рухливостей електронв I д!рок, Р,, ¡нтефали Ферм|, що с функц(ями параметру Е0, Яц-лостмиа Больцмана, е- заряд електрону, Т- температура, в прилущенж, що концентрацп електрожв 1 д1рок е р1вними, тобто а=1, нами розраховано параметр Е0, температурю залежносп

дифузноТ складово! термо-ерс в* I фононно! складовоТ термо-ерс вр*. Розрахунок параметру перекриття £0 проведений I для терморозширеного графггу ТРГ. Результати розрахунив

параметров електронно! структури фафтв В-1 \ ТРГ представ;, ¿ш в табл.З.

Табл.3.

Результати розрахунюа параметров електронноТ структури граф™ В-1 та ТРГ.

-55

Т,К

Рис.1.1- Б(Т) фаф!Ту В-1; 2- 8(Т) г граф!ту УПВ; 3- вСП граф1ту ПП; 4- ЭСГ) графиту АВ1.

т. К п п.м-3,*«" р, м^Ю" в Цям'/Вс щ,Мг/Вс Ь Ео.еВ

280 В-1 1.603 1.603 1 0.260 0.252 1.031 0.02

280 ТРГ 2.219 2.441 1.1 0.169 0.178 0.950 0.035

77 В-1 0.656 0.656 1 0.386 0.377 1.028 0.02

1з проведених експериментальних дослщжень I роэрахунюв випливае,' що термо-ерс ВМ з структурою, подЮною структур! монокристалЫного фафгсу, описуеться в рамках двузонно? модвл! з параметром £>. причому термо-ерс визначаеться внеском двох складових: дифузноТ складовоТ термо-ерс I термо-ерс, пов'язано! э проявом ефекту фононного захоплення носив струму. Деяке эменшення значения перекриття Е0 у ВМ, що досл!джувалися, в поршнянн! з монокристапмним

графггом не лризводить до ¡ctothoi змми вигляду температурно! залежносп термо-ерс. При цьому макро!зотропн1Сть мзтер|алу практично не впливае на хщ температурно! зале.кносп термо-ерс.

Подальше розупорядкування структури графгту - зменшення po3Mipis кристалгпэ, збшьшення вщстан! мЬк шарами графгту - лризводять до того, що частина електронш осаджуеться на "пастках", коицентрац1я д1рок починае перевищувати концентрацию епеетрогоз, величину перекркття Е0 стас можливим пор'шняти э величиною /свТ. Це лризводить до зм1ни вигляду S(T) (рис.1): термо-ерс др(бнокристап1чного ашзотропного графгту УПВ е додатною в усьому температурному ¡HTepaani. Фононна скл адова термо-ерс не спостергаеться, тому що температура, при яш е максимальною взаемодЫ мЬк фононами i ноа'ями Заряду i яка виэначасться за формулою:

Т. = (3),

Лс,

де V,- швидюсть звуку в графт, кг хвильовий вектор електронш з енерпею Ef, эм1щусться 8 область дуже низьких температур, осильки в цьому матер1ал! в порвнянж э високоор1снтовним графтом зменшуються значения v, i kF. Для цього матершлу а еикористання вщомих значень в1дношень концентраций i рухливостей електромв I flipoK за формулами (2J: Ь

S. =

е

a+b \ к.г) а +й v к,Т)

2Fj±M к.Т} F.

(4),

Aijl +ехр(М Ы')[ ~ /и[1 +ехр(-М ¿.Г)]

да Д- зниження Ег, нами розраховано значения змицення рюня Ферм! А, а також температурив эалежн1сть дифузно! складовоТ термо-орс, яка за вигпядом стнападае $ отриманою експеримэитальнсю залежжстю S(T). Результати розрахунюв представлено в таблиц) 4.

Табл.4.

Результати розрахунюв параметра елеюгронно! структури графта УПВ та

ПГ1.

ум п\м\'*10г1 р*,м-;ио" а ц,,'мг/В-с Црг.м2/Вс Е,еВ

упв 2 ■ 9 4.5 0.18 0.10 1.8 0.018

пг1 0.18

3- BSSO

Таким чином, термо-ерс др|'бнокристал1чних ВМ, в яки* зберогасться анозотролоя влвстивостой, олисусться в рамках двузонно! модепо з нупьовим перекриттям валентно! зони I зони провщносп I зм1щенням ровня Ферк<1 у валентну зону, лричому термо-ерс визначасться внеском тшьки дифузноо складовоо термо-ерс.

В повжстю турбостратному ВМ з (¡ос> -3.44 10"'°м. яким с графот ПП, слостер1гасться лооийна залежность термо-ерс вд температури. яка с характерною для одиозонних проа1дникш (рис.1, табл.4). Дойсно, в графт ПГ1 внасл1док значно! юлькосго дефектт концентрация д|'рок леревищуе концентрацию електронов.

Таким чином, термо-ерс дробнокристатчних поаностю турбостратних ВМ олисусться а рамках однозонно! модели I визначасться внеском тольки дифузноТ складово! тормо-ерс, яка лонмно заложить вод температури.

При температур! теплово! обробки менше. нож 1200°С формусться кваз1аморфна структура, яку можна представити як сукупжсть долянок з металевою проводжстю та долянок з стрибково! пров1дностю а змонною довжиною стрибку поблизу ршня ФермК Типовий вигляд температурноо залежиост! термо-ерс вугле^в з температурою тепловоТ обробки менше, нож 1200°С подано не рис.1. Проведен! в робот! розрахунки локазують, що якосно термо-ерс таких ВМ може бути описансю в рамках модепо послодовмого з'сднання д!лянок з металевою проводжстю ! дшянох з стрибковою проводн;стю ¡э змЫною довжиною стрибку поблизу ровня Ферм!.

Таким чином, при послщовн'ой зм!ж кристалмноо структури ВМ вм монокристалмноТ до кваз1аморфно7 спостер^асться змн.а мехашзмов виникнення . термо-ерс.

В четвертому роздт! подано матерели з екслериментального дослшжемня термо-ерс в ¡нтеркальованих сполуках на основ! невпорядкованих вуглеграфггових мгтероалов - дробнокристалочного графпу та вуглецезого волокна - розиих стулен1в з хлоридами сурми I зал1за.

В першому парафаф! четвертого роздшу подано екслериментальн! результат« з дослодження температурной' запежност! термо-ерс. Типовий вигляд темлературно! залежноси термо-ерс в(Т) зразку ¡нтеркальовано! спопуки на основ! др|бнокристал!чного графгту другого ступеня з хлоридом сурми подано на рис.2. 3 представлених експериментальних результате з дослодження термо-ерс зроблено висноэки, що ход I величина температурноТ залежност! термо-ерс не эалежать в!д типу ¡нтеркалянту для ¡нтеркальованих сполук з хлоридами металш, вд макроструктури зразку, тобто вщ того, чи е вихдний граф|т об'емним зразком чи волокном, якщо вони мають однаков! параметри кристалмноо структури - розмори

SjicV/K

кристалтв, площинами твмперагури

В1Д стань I тп„ отримання

м!ж

в1д

ЦИК

во

1«0

слолук. Х1д S(T) I величина термо-ерс запежать В1Д стану ¡нтеркалянту в сполуках: при повальному охолоджвин1 та Harpiai зраэюв в залежчосп S(T) в обласп переходу ¡нтеркалянту 1з кристального в кваз^дкий стан (Т-210К) спостер!гаеться

характерний злам.

В другом/ параграф! четвертого роздту нами показано. що термо-ерс ¡нтеркальованих слолук графгту також, як i ¡нш! електротранслортн! властивост!, задовтьно описуеться в рамках просто? двом1рноТ моделК Зпдно npocroi' деом1рноТ модел! ЮГ можна розглядати як посл1довн1сть двох зон з високою та низькою концентрац|'сю В1льних носив струму. Одна зона - це чистий трьохмфний графгг, ¡нша зона - двом1рний "металеаий свндв!ч", який метить шар ¡нтеркалянту та два суодж з ним шари графгту, збагачеж ноаями заряду. Унжальн1 властивосп1СГ пов'язан1 сама з ¡снуванням двом1рного "металевого сендвму". В рамках npocroi flBOMipHOi MOfleni при аналЫ термо-ерс незбуджен! шари фаф1ту fix кшыусть S-2) та 'маталев1 сендв1чГ розгпядаються як незалежН джерела термо-ерс, що з'еднан1 паралельно. В цьому випадку нами отриманий вираз для визначеиня термо-ерс:

240 320

т,к

Рис.2. Тиловий вигляд темпвратурно! залежмосп термо-ерс S(T) ЮГ на основ! граф|'ту УПВ другого ступеня з SbCIs (зразок2). .

S =

■У,. -2ст. +Scqi> ■ (J - 2>/о 2o:. + cro'(i -2>/о

(5),

да сг0. Sc, Ст|„, S/n вщповщно пров!дн1сть та термо-ерс шарш гоафггу та високопровадного "сендвму". В ¡нтеркальованих сполуках другого ступенга sei шари фаф!ту е "зв'язаними". Тому для слолук другого ступеню елктропров1дн1сть i термо-ерс е електропровщтстю i термо-ерс двом!рного "металевого сендену".

Враховуючи цв, з використанням наших екслериментальних даних з епектропровщносп ст(Т) та термо-ерс 8(Т) для ВМ з р1эною кристальною структурою, а таком даних для ЮГ нами проведено розрахунок термо-ерс 8(Т) ¡нтеркальованих сполук стумежв б!льше другого, результати якого представлен! на

>.тс У/К_

3

/

■ '

80 160 240 320 Т.К

Рис.3. S(T) 1СГ: а)- на ocHosi впорядкованого графгту: 1- експеримент. S(T) сполуки другого ступеня; 2- розр. S(T) сполуки третьего ступени; 3- розр. S(T) сполуки шостого ступеня; 4- експеримент. S(T) сполуки третьего ступеня; б)- на основ) невпорядкованого графпу: 1- експеримент. S(T) сполуки другого ступеня (зразок 2); 2- розр. S(T) сполуки третьего ступеня; 3- експеримент. S(T) сполуки третьего ступеня (зразок 7).

3 розрахунюв випливае, що S(T) незначним чином змЫюеться з номером ступеня для сполук низьких ступени, що узгоджуеться з експерименталь'ними даними ¡з змши S(T) в залежносп в!д номеру ступеню як для ¡нтеркальованих сполук на основ! високовпорядкованого граф(ту ([6], рис.3.а), так i для ¡нтеркальованних сполук на основ! др1бнокристал!чного графгсу (наш1. експериментальн! дан!, рис.З.б).

рис, За-Зб.

,т,к

Таким чином, показано, що характер температурной залежноап термо-ерс ¡нтеркальованих хлоридами метагав Спопук на основ) структурно в¡дмгнних ВМ ниэьких ступегев також, як I ¡нш| електроф!зичш властивосгп 1СГ, визначасться властмвостями високопров!дних збагачених ноаями заряду шаре графгту, яи с суаджми з шарами ¡нтеркалянту.

Трет/О параграф четвертого роздту присвячений виявленню мехажзмгв виникнення термо-ерс в "1нтеркальованих сполуках на основ! невпорядкованих ВМ э хлоридами метал!в в !нтервал1 температур Т>40К.

Як випливае з рис.2, вигляд експеримзнтально вим1ряно'! температурно? залежност! термо-ерс 8(Т) ¡нтеркэльованих сполук на основ! дргёнокристалмного граф[ту УПВ ¡стотно Ыдр!зняеться як В1д вигляду Б(Т) вихгдного для ¡нтеркалювання др|5нофистал/чного графгту (рис. 1), так ! вд вигляду Э(Т) ¡нтеркальовано! слолуки на основ! впорядкованого фаф!ту (рис.З.а). Бщомо з дослщжень електроопору I коеф|ц!СНту Холла, що ¡нтеркальован! сполуки на основ! др|бнокристал1чкого графгту з ЗЬСи та РеС15 ниэьких ступени е однозонними провщниками, для яких термо-ерс визначаеться як:

3 ■ е ■ Ьр

де р визначасться типом рогсшння носпв заряду.

В рамках просто! двом!рно7 модел! з експериментальних даних з температурно! залзжносп електроопору [3] нами проведено оцмку енергп Ферм! та хвильового вектору ке для зразйв, що дослгджувалися. Результата розрахунки Вг та кг представлено в таблиц! 5, в яюй для пор1вняння представлено значения Ее та кр дпя ¡нтеркапьованих спопук на основ! ВОПГ з хлоридом сурми.

Як видно з таблиц!, значения Ее, а отже 1 ке для сполук на основ! дрйнокристалгчного графгту. е значно меншими в пор!внянж ¡ч значениями Ее та ке для сполук на основ! ВОПГ. Таке зменшення значения Ее в сполуках на основ! дрЮнокристалмного графгту зумовлено тим, що в цих сполуках не в повн!й м!р! проходить рэакцгя диспропорциування:

ШС1,+2е' -у 2Ж7б~ +.»С7з (7), •

тобто не весь ЗЬС15 приймас участь в електронному обмгн!, що е причиною значногО зменшення юлькост! додаткового заряду переданого молекулою ¡нтеркалянту граф!ту, що г призводить до зменшення значения Ее. Це гпдтверджуеться

Таблиця 5

Значения литомого електроопору р, енерпТ Ферм! Е,, хвильового вектору кг, температури максимуму ефекту фононного захоплеиня носйв струму Тт та швидкост! звуку V, в ЮГ на основ! др!бнокристалмного анизотропного фафггу з хлоридом сурми.

Зразок ргм, Ом м Е,, еВ кг, м' ТЛ1рФЧ>, К К У'цапр.м/сек

ЮГ-УПВ (зр. 2) 5.2-10'' 0 34 5.87-10* 72 95 1.0 104

ЮГ-УПВ (зр. 6) 4.8-10"' 0 36 621 10* 76 115 1.2-10"

ЮГ-УПВ (»Р. 7) 3.2-10'' 0.43 7.42' 10' 60 120 1.1-104

ЮГ-УПВ (зр. 3) 4.7-10'' 0.55 9.4910' 116 160 1.1-104

ЮГ-ВОЛГ 0.75 1 2 10* 370

даними рентгенофафнних | влектронно-м!кроскотчних досшджень, ям були проведен! для сполук' др|бнокристал много фафггу э БЬС15 другого стуленю. Причиною цього с присутн!сть у дргёнокристалмному фафгт! велико! юлькосп дефектов, дом1шок, фаниць кристалтв, що фагать роль "електронних пасток*. 3 використанням розрахованих значень Ве. значения р,=0, що е!дпов!дае зернограничному розс!янню носив струму, яке с переважним в 1СГ при низьких температурах, та значения р,=-0.5, яке в!дпов'[дае розоянню носив струму на фоноиах, що дом!нуе при високих температурах, за формулою (б) розраховано температури! залежносп дифузно'( складовоТ термо-ерс вшСТ) та 8«{Т). Дифузна складова термо-ерс 8л(Т) описуе експериментапьну залежн!сть 8(Т) т!льки при низьких температурах. Ствпадання дифузно? скл адово! термо-ерс 8аз(1) з екслериментальною залежн'стю 8(Т) спостер|'гаеться т!льки при високих температурах Т>270К. Осктьки при низьких температурах переважним с розаяння носив струму на границях кристалтв, тому побудовано залежнсть Э(Т) - 8а»{Т) (рис.4), яка мае вигляд, що е характерним для фононноУ складово? термо-ерс. Оцмено температури, при яких може спостер!гатися максимум ефекту фононного захоплення носй'в струму в ЮГ за формулою (3) з використанням швидкосп звуку, яка для др|бнокристал!чного граф!ту при Т=ЗООК на частое у=2.1мГц, складае 8-103м/сек. Отриман! результати представлено в табп.5.

3,тсУ/К

т,к

Розраховано таком 1э температуры максимуму

эалежиост! 8(Т)- Г ^(Т) швидкост! звуку для наших зразкт, як! також представлено в табл 5. Розрахован! значения температуря максимум/ ефекту фононного захоллоння ноейв струму с демлька нижчими, н1ж т|, що слостер1га<зться експоримен-тально. а розрахован1 значения швидкост1 звуку с бшыиими, нЫ вкслорг"Ментально вим!ряна швидысть звуку при температур!

Рис. 4. Температурна зэлежнеть термо- 300К' узгоджустъся э лп-ера-ере вГП ЮГ на ссноЫ графгту УПВ з 5ЬС1, VРними Ааними ПР° ^Двищення (зразок 2). 1- експериментальна залежмсть БО"); ШВ,ЛА(0СГ> в графт. при

г-Э^З-ЗСТ^СТ).^«™. знижеин1 темлсратури. Таким

чином, залежн!сть в(Т) - ЭшП") д1йсно може бути фононною схладовою термо-ерс.

Детальний енал1з фононноТ складово! термо-ерс для ЮГ на саюв1 впорядкованого фафггу був эроблений Супхарою в робот! [41. вдповщно до яко! термо-ерс. що пов'язана з проявом ефекту фононного захоллення ноемв струму, може бути представлена у виглядг

=

де Срл-теплосммстъ фононноТ системи, що приймас участь у ефекп фононного захоплення, /V- густина носив струму, Я^член, що характеризуе процеси релаксацП фононш, що беруть участь у ефет фононного захоплення носив струму:

' , = 'М

_!___!_ 1 1 | 1

'(Я) ~ '<.АФ + + Ш) <>('/)

(8),

Ш

(9).

де tcp. tb. tq, 1/гчаси релаксаци фоношв при розаянш на носых заряду Цср), на границях кристалтв ((6), на точкових дефектах (Щ, на фононах ((,). Часи релаксаци фоношв с кр|М /„функциями хвильового вектору фонона I темлератури:

7- = аЯ<7 = = . (Ю).

де а, В-деяк! коефщшнти.

За формулою (10) нами оцЫено швидкост! релаксаци фононш при р!зних механ!змах розс!яння (табл. в) I показано, що в ¡нтеркальованих слолуках на основ! невпорядкованого графггу на в!дм1Ну ащ ¡нтеркальованих слолук на основ'1 впорядкованого графйу розояння на границах кристалтв е основним мехашзмом розстння фононов в температурному ¡нтервал!, що розгпядаеться.

Таблица 6.

Роэрахозан) значения швидкостей релаксаци' при р!зних мехашзмах розйяння фоноле а (СГ на основ! др!бнокристалмного граф!ту з хлоридом сурми.

зразок Щ. сек'1 1Лс, сак"1 Щ, сек' Мр*>, сек"' сек" Мрзоо, сек"

1СГ-УПВ (эр. 2) 4.6-10" 8.38-10' 1.3910* 3.89-10' 1.05-10* 9.40-10*

1СГ-УЛВ (зр. 6) 4.5-10" 9.34-10' 1.65-10* 4.12-10' 1.11-10' 8.89-10'

1СГ-УПВ (зр. 7) 4.6-10" 1.34-10"' 2.82-10* 4.92Ю7 1.3310* 1.06-10"

1СГ-УПВ (зр. 3) 4.6-10" 2.19-10" 6.91-10* 6.29-10' 1.7010' 1.36-1010

1СГ-ВОПГ 2.0-Ю10 3.55-10'° 1.21810" 8.01-10' 2.16-10' 1.73-Ю10

За формулою (8) нами розраховано температурн! залежносп фононно! скпадово! термо-ерс Бри(Т) для рян.их значень енергП Ферм! I розм'рв кристалле. Показано, що при зростанн! енерлТ Ферм! I збшьшенн! розм!р!в кристалтв вклад фононно) скпадово)' термо-ерс зростае. За формулою (8) також розраховано фононну складову термо-ерс для зразшв, що дослцжувалися, ! показано, що залежн!сть 8(Т) - 5а<(Т) I розрахована фононна складова термо-ерс 8^0") узгоджуються м1ж собою. '

Таким чином, показано, що термо-ерс ¡нтеркальованих слолук акцепторного типу на основ! невпорядкованих ВМ визначаеться внеском дифузно)' складово!

термо-ерс I ере, пов'язаноУ э проявом ефекту фононного захоллення носив струму, лричому зщносний енесок кожноТ складовоТ в загальну термо-ерс виэначаеться параметрами кристалмно! структури вихдного для мтеркапюзання граф|ту.

Вадсмо, що у ВМ I в ЮГ на основ! як високоор1ентованого графггу, так ! на основ1 др1бнокристалгчного фафгпв спостер^гаються аномальж шетичн! ефекти, до вких ножка взнести в'щ'емний магнпоопф та логарифмтна зростання електроопору 1з зниженням темлератури. Причинами цих аномальних явищ е прояз вфект!в слаВкоТ локал!зац|| I кулонгесько? електрон-електронноТ взасмодГ( носпэ струму, як1 е характерними для невлорядкованоТ кристалмно! структури. Питанию впливу ефектш слабко! локалгзацА \ електрон-електронноТ взаемодм носпа струму на термо-ерс ¡нтеркальованих сполук агцегггорного типу на основ! невпорядкованих ВМ присвячений останнШ парафаф четвертого роэдту. В температурив залежносп термо-ерс виявлено низькотемлературн! аномал», ям за аналопею з аномальною поведШкою Ыших шетичних впастивостей, можуть бути поясненими в рамках теорм ефвклв слабкоТ покал13ацП I кулошвськоТ електрон-електронноТ взасмодП ноейв струму (рис.5).

Рис.5. Температурна

залежисть термо-ерс ДБ(Т) (ДБ^-вц) ЮГ на основ! фвф'ггу УП0 з БЬСМзраэок 2) в (нтервал! температур 4.2-50К: 1-роэрахована залежн!сть Д5(Т); 2-екслериментально визначена залежн1сть Д8(Т).

У випадку деошрно!' системи вираз для термо-ерс э урахування впливу ефектж слабко? локал1заца I електрон-електронноТ вЗаемодн носГТв

струму мае вигляд [5]: 3еЕе

3^(1 -3^-/2)

8;Лг&гг

С = 1-1[1-2(1+/72)1П(| +/./2)]

(11),

де г - час релаксаци носГш заряду, - час релаксацй фази хвильовоУ функцй електронщ, Р- безрозмрна константа взаемодй. У випадку зернограничного розсшння носив струму, яке с основним в ЮГ при ниэьких температурах, значения х можна визначити за формулою:

т = ~ • (12),

VР

де и- розмф кристалгту, швидюсть на поверх»! Ферм!. У нашому випадку т дорюнюе 3.5'Ю",4сек. Час рела,.сацн фази хвильовоТ функцн електрон1в т» для ВМ визначаеться як:

т» = ЛГ',/1 = 22.Ю"Кс (13)

Залежшсть (11) можна представити у виглядк ЛБЯ=((1пТ), Д8=8-Э*. Екслериментальн! дат (рис.5), лобудоааж у координатах Д8/Т=^!лТ), мають вигляд лшмно! залежносп. Таким чином, можна вважагги, що поведЫка 8(Т) в области низьких температур визначаеться ефектами слабым локалиацп та електрон-електронно/ взаемодй' носйа струму. 3 Л)жйно? залежност? Д8/Т=Д1пТ) нами розраховано значения констант г, С. 3 (11) визначано температуру максимуму прояву ефекпв Тт„, яка непогано узгоджусться з експериментальною Тщ, щ, (табл.7), а також лобудовано залежшсть А6(Т) (рис.5).

Таблиця7..

Розраховаж значения констант С, Р, температур максимуму прояву квантових ефект1в Ттш та значения термо-ерс Д8ро,р при температур! максимуму.

Зразок Ее, еВ С Тщах, К Дврмр.мкВ/К Дв, мкВ/К

1СГ-УПВ (зр.4) 006 -0.45 10.3 11.8 3.0 12 5.0

1СГ-УПВ (зр,1) 0.175 -0.0097 312 12.7 15.2 10 7.2

ЮГ-УПВ (эр 2) 0.34 . -6.3- ю-1 621 12.7 - 8.03 14 8.0

Показано також, що при зростанж розм1р!в кристалгпв, тобто при впорядкувамн! струкгури вихщного для ¡нтеркалювання графп-у, величина максимуму ефекПв слабко? локалюацн I електрон-електронно! взаемодм носпв струму змемшусться, а температура максимуму знижуеться.

Основн! результат та виснобки

1. Проведено екслериментальне дослщження термо-ерс у структурно В1дммних ВМ I показано, що термо-ерс с величиною духе чутливою до змЫ параметров кристально! струкгури ВМ.

2. Виявлено мехатзми виникнення термо-ерс при послщовжй змМ структури ВМ вщ висскокристалЬноУ до кваз1аморфноУ.

3. Показано, що термо-ерс ¡нтеркапьованих сполук фаф!ту як на основ! високовпорядкованого, так I на основ! др|бнокристалЬного фафтв описуеться в рамках просто'! двом!рно! модел!.

4. Проведено експериментапьн! дошдження термо-ерс в 1СГ на основ! невпорядкованих- ВМ з хлоридами метал!в рюних ступета \ виявлено механ!эми виникнення термо-ерс в них.

5. Показано, що термо-ерс ¡нтеркапьованих сполук акцепторного типу на основ! др1бнокристалЬного фафггу визначаеться внеском двох складових: дифузно)' складе во! термо-ерс ! термо-ерс, лов'яззно! з фононним захопленням носй'в струму, вклад кожно! складово! в загапьну термо-ерс визначаеться параметрами кристально? струкгури вихщного для ¡нтеркалювання фафгту.

6. Експериментально визначено вплив параметра кристально! структури вихщного для ¡нтеркалювання фафггу, типу ¡нтеркал. нту, номеру ступени сполуки, умов отримання ЮГ на температурку залежнкдъ термо-ерс в ЮГ.

7. Впершв експериментально виявлено низькотемпературн'1 аномалп ~ермо-ерс в ¡нтеркапьованих сполуках на основ! др(бнокристал1чного фафну.

8. Показано, що низькотемпературМ аномалй термо-ерс в мтеркгльсггних сполуках на основ! др!бнокристапЬного фаф!ту поа'язан! з проявом в термо-ерс ефекп'з слабко! локалиацй та електрон-електронно! взаемодй носй'в струму.

Список використаних джврел

1. Мацуй. Л.Ю. Исследование гальваномагнитных свойств интеркалированых соединений графита: Автореф. дис... канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Киев, гос. ун-т.- К..-1983, 23стр.

2. Klein. С.А. STB-model and transport properties of pyrolytic graphites //J.of ApplPhys. - i J64. - V35. - N10. - p.2947-2957.

3. Uatzui L.Yu, Vovchenko L.L., ll'in P.P, Utvinenko S.V., Kotsuba A.N. Phase transformations of inlárcalanl layer in graphite with SbCfc //Functional Materials. -1997.-4.-N3.-p 359 - 364.

4. Sugihara Ко. Thermoelectric power of graphite intercalation compounds //Phys.Rev.B.-1983,-V28.-N4 -p.2157-2165.

6. Hsu J.W.P., Kapitulnik A., Reizer M.Yu Effect of electron-electron enteraction on the thermoelectric r^wer in disordered metallic systems //Phys.Rev.B. -1989. - V40.-N11.-p.7513-7519.

Ochobhí положения дисертацП' опубл1кован! в таких роботах:

1. Мацуй Л.Ю., Дворюна I.B., Турчйн О.М., Харьков в.Й., Вовченко Л.Л. Фононне захоплення в ш'рофафт, ¡нтеркальованому хлоридами металле // Bíchhk КДУ. Фшко-математичш науки. -1991'. - N2. - С.78 - 83.

2. Мацуй Л.Ю., Дворюна I B., Турчин О.М., Харьков С.Й. Електрофяичш властивост невпорядкованих вуглецевих волокон, ¡нтеркальовамих хлоридами метал ¡в //Вюник КДУ. Ф1аико-математичн1 науки,- 1992. - N7. -С.53-62.

3. Вовченко Л.Л., Дворкина И.В., Мацуй Л.Ю. Низкотемпературная термо-эдс в неупорядоченном графите, интеркалмрованном SbCU // ФНТ. - i 994. -N5. - С.463 - 468.

4. Vovchenko L.L., Dvorkina I.V., Matzui L.Yu. Low-temperature thermo-emp in desordered graphite, intercalated by SbCIs // Low-Temperature Phys. - 1994. -N20(5).-P.3S8-372.

5. Дворшна I.В. Вплив квантових ефект1в на те'рмо-ерс в ¡ктеркальованих слолуках графггу з SbCI5. // Прац! бсеукр. конф. молодих вчених (ф|'зика).-Ки'1'в. ун-т, Ки'(в, 1994. - С.78 - 85. - Укр. Деп. в ГНТБ Укражи.

в. Вовченко ПЛ., Мацуй Л.Ю., Даоркша IB. Транспорт Hi властивост1 ¡нтеркальованих сполук графггу акцепторного типу //УФЖ. - 1995. - т.40. -N1-2. - С.107-111.

7. Мацуй Л.Ю., Овсеенко I.B., Вовченко Л.Л. Досл!дження впливу структури на поведЫку термо-ерс у вуглеграфгтових материалах // В!сник КиТвського ун'шэрситету. -1996. - N2. - С.21Э - 224.

8. Matzui L.Yu., Ilyin P.P., Dvorkina I.V., Kotzuba A.N. Electrophysical and acoustic properties of graphite SbCI5 intercalation compounds //Condensed matter: Science & Industry - Lviv. - 1993. - P.161.

9. Мацуй Л.Ю., Дворкина И.В., Лысов В.И., Турчин А.Н., Харьков Е.И. Термо-эдс пирографита, иктеркалированного хлоридами металлов //Тезисы докладов Первой Всесогазнной конференции "Химия и физика соединений внедрения." - Ростов-на-Дону. - 1990. - С.20.

10. Мацуй Л.Ю., Дворкина И.В:, Турчин А.Н. Исследование электрофизических свойств углеродных волокон II Тезисы докладов Третьей Всесоюзной конференции молодых ученых - химиков. - Донецк. - 1991. -С.56.

11. Ильин П.П., Мацуй Л.Ю., Дворкина И.В., Лысов В.И., Коцюба А.Н., Харьков Е.И. Фазовые переходы в неупорядоченном графите, интеркапированном SbCI5. // Тезисы докладов 9-ой Теплофи зичоской конференции СНГ. -Махачкала. - 1992. - С.249.

12. Ilyin P.P., Matzui LYu., Dvorkina I.V., Kotzuba A.M. Anomalies of transport properties and sound attenuation In pyrolitic graphite intercalated by SbClj // Abstracts, 7-th International symposium on intercafation compounds. - Louvalrv la-Neuve.r 1993.-P.210.

13. Мацуй . Л.Ю., Ильин П.П., Вовченко Л.Л., Дворкина И.Г, Коцюба А.Н. Структури! леретворення в шарах 1нтеркалянту в сполуках графггу э SbCIs// Тези допов1дей I УкраТнсько? конференцП "Структура i ф1эичн! властивост! невпорядкоеаних систем". - ЧII. - Льв1в. - 1993. - С.132.

Овс|снко 1.В. Закономерности змши термо-ерс для широкого класу вуглеграфггових матер1ап'ш та ¡нтеркальованих сполук на ¡х основк-Рукопис.

Дисертац1Я на здобуття наукового ступеню кандидата фаико-математичних наук за спецгальмсгю 01.04.07 - физика твердого тша - Кишський ушверситет ¡мен! Тараса Шевченка, Ки'щ, 1997.

В дисертац!йшй робот! проведено дослщження мехашзм^в виникнення термо-ерс у вуглеграфггових матер1алах з р1зним ступеней структурно'! досконалост!, а також в ¡нтеркальованих сполуках на .'¡х основ). Виявлено механюми виникнення термо-ерс при послщовмй змш! структури вуглеграфггових матер1алш вщ висококристалмно! до кваз1аморфно|'. Показано, що термо-ерс ¡нтеркальованих сполук графгту олисуеться в рамках просто'! двоьнрно)' модели Встановлено, що термо-ерс ¡нтеркальованих сполук акцепторного типу на основ1 невпорядкованого графгту визначасться внеском двох складових: дифуэно! складово'1' термо-ерс I термо-ерс, поа'яэаноТ а фононним захопланням носив струму, причому внесок кожно! складово! визначасться параметрами кристально! структури вих!дного для ¡нтеркалювання графгту. Вперше виявлено низькотемпературш вномали термо-ерс в ¡нтеркальованих сполуках на основ! дрйнокристалЫного графгту, як! пов'язуються з проявом и термо-ерс ефеклв слабко! локаШэацн та електрон-електронно! бзасмодн.

Ключоэ! слова: термо-ерс, ¡нтеркальоаан! слолуки граф|ту, дифузна складова термо-ерс, фононне захоплення носПв струму, двом!рна модель, слабка локал|'зац1я, електрон-електронна взасмодт ноаТв струму.

Овсиенко И.В. Закономерности изменения термо-эдс для широкого класса углеграфитовых материалов и интеркалированных соединений на их основа.-Рукопись.

Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Киевский университет имени Тараса Шеечен ко, Киев, 1997.

В диссертационной работе проведены исследования механизмов возникновения термо-эдс в углеграфитовых материалах с разной степенью структурного совершенства, а также в интеркалированных соединениях на их основе. Выявлены механизмы возникновения термр-едс при последовательном изменении структуры углеграфитовых материалов от высококристаллической до квазиаморфной. Показано, что термо-эдс интеркалированных соединений графита описывается в рамках простой двумерной модели. Установлено, что термо-эдс

инторкалированных соединений акцепторного типа на основе неупорядоченного графита определяется вкладом двух составляющих: диффузной составляющей термо-здс и термо-здс, связанной с фононным увлечением нос телей заряда, причем вклад каиздой составляющей определяется параметрами кристаллической структуры исходного для интеркапирования графита. Впервые выявлены низкотемпературные аномалии термо-здс а интеркалированных соединениях на основе мелкокристаллического графита, которые связываются с проявлением в термо-здс эффектов слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия.

Ключевые слова: термо-эдс, интеркалированные соединения графита, диффузная составляющая термо-здс, фононное увлечение носителей тока, двумерная модель, слабая локализация, электрон-электронное взаимодействие носителей тока,

Ovsienko I.V. The thermopower behaviour laws for wide class of graphite materials and its intercalation compounds.- Manuscript.

Thesis for scientific degree of Philosophy Doctor in physics and mathematics by speciality 01.04.07 - physics of solid state. - National Taras Shevchenko University, Kyiv, 1S97. . '

The dissertation is devoted to investigations of the thermopower generation mechanisms in graphite materials with various degrees of the structure perfection and its intercafation compounds. The thermopower generation mechanisms were derived at the sequential transition from high oriented pyrolytic graphite structure to quasi-amorphous carbon one. It is shown, the thermopower of graphite intercalation compounds may be described in simple two-dimensional model terms. There is found, the thermopower of the acceptor intercalation compounds on the basis of the disordered graphite is determined by two parts: the diffusion thermopower and the phonon drag thermopower, and the Contribution of each part depends on the crystal structure parameters of host graphite. That is new low temperature anomalies in thermopower of acceptor intercalation compounds on the basis of the disordered graphite are found.. These anomalies are explained by weak localization and electron-electron interaction of charge carriers pheromena.

Key words: thermopower, graphite intercalation compounds, diffusion thermopower phonon drag thermopower, two-dimensional model, weak localization of charge carriers, electron-electron interaction of charge carriers.