Изменение электронной структуры при катионном замещении сульфида марганца элементами с переменной валентностью
Автор: Романова О.Б., Аплеснин С.С., Удод Л.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Технологические процессы и материалы
Статья в выпуске: 3 т.21, 2020 года.
Бесплатный доступ
Методом расплава из поликристаллических порошков сульфидов приготовлены катион замещенные твердые растворы YbXMn1-XS. Синтезированные образцы являются антиферромагнитными полупроводниками и согласно результатам рентгеноструктурного анализа имеют ГЦК структуру типа NaCl. Проведены исследования структурных, электрических, оптических и акустических свойств халькогенидной системы YbXMn1-XS в интервале температур 80-500 К. Исследовано влияние на электронную структуру элементов переменной валентности при катионном замещении сульфида марганца. Изменение электронной структуры в сиcтеме YbXMn1-XS происходит за счет электрон-фононного взаимодействия. Образцы с переменной валентностью обладают аномальной сжимаемостью, что подтверждается данными коэффициента теплового расширения и изменением коэффициента затухания. В результате неупругого взаимодействия с d-электронами меняется плотность состояний на уровне Ферми, что отражается на температурной зависимости проводимости. Из ИK спектров определены положения f-уровня и два электронных перехода. Обнаружена область температур и концентраций, где наблюдается корреляция структурных, электрических, оптических и акустических свойств. Для объяснения экспериментальных результатов рассмотрена электронная структура полупроводника и предложена модель, качественно описывающая эксперимент.
Элементы с переменной валентностью, структура, ик-спектроскопия, коэффициент затухания, проводимость, электронная структура
Короткий адрес: https://sciup.org/148321994
IDR: 148321994 | DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-441-450
Список литературы Изменение электронной структуры при катионном замещении сульфида марганца элементами с переменной валентностью
- Zvezdin A. K., Pyatakov A. P. [Phase transitions and giant magnetoelectric effect in multiferroics]. UFN. 2004, Vol. 174, P. 465-470 (In Russ.).
- Manfred Fiebig. Revial of the magnetoelectric effect. J. Phys. D: Appl. Phys. 2005, Vol. 38, P. R123-R152.
- Volkov N. V. [Spintronics: magnetic tunneling structures based on manganites]. UFN. 2012, Vol. 182, P. 263-285 (In Russ.).
- Romanova O. B., Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N., Kretinin V. V., Yanushkivich K. I.,
- Velikanov D. A. Magnetoresistance, magnetoimpedance, magnetothermopower and photoconductivity in silver-doped manganese sulfides. J. Appl. Phys. 2019, Vol. 125, P. 175706-9.
- Aplesnin S. S., Sitnikov M. N., Kharkov A. M., Masyugin A. N., Kretinin V. V., Fisenko O. B., Gorev M. V. Influence of induced electrical polarization on the magnetoresistance and magnetoimpedance in the spin-disordered TmXMn1-XS solid solution. Phys. Stat. Sol. B. 2019, P. 1900043-10.
- Aplesnin S. S., Sitnikov M. N. [Magnetotransport effects in the paramagnetic state in GdxMni-xS]. JETP. 2014, Vol. 100, P. 104-110 (In Russ.).
- Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Romanova O. B., Sokolov V. V., Pichugin A. Yu., Galyas A. I., Demidenko O. F., Makovetskiy G. I., Yanushkevich K. I. [Magnetic and electrical properties of cation-substituted sulfides MeXMn1-XS (Me = Co, Gd)]. Sol. St. Phys. 2009, Vol. 51, P. 661-664 (In Russ.).
- Aplesnin S. S., Kharkov A. M., Sitnikov M. N., Sokolov V. V. Spin reduction in the HoXMni-XS solid solution. JMMM, 2013, Vol. 347, P. 10-13.
- Aplesnin S. S., Romanova O. B., Yanushkevich K. I. Magnetoresistance effect in anion-substituted manganese chalcogenides. Phys. Stat. Sol. B, 2015. Vol. 252, P. 1792-1798.
- Romanova O. B., Ryabinkina L. I., Sokolov V. V., Pichugin A. Yu., Velikanov D. A., Balaev D. A., Galyas A. I., Demidenko O. F., Makovetskii G. I., Yanushkevich K. I. Magnetic properties and the metal-insulator transition in GdXMni-XS solid solutions. Sol. St. Comm. 2010, Vol. 150, P. 602-604.
- Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N., Velikanov D. A., Gore M. V., Molokeev M. S., Galyas A. I., Yanushkevich K. I. Magnetic and electrical properties of bismuth cobaltite Bi24(CoBi)O40 with charge ordering. Phys. Sol. Stat. 2012, Vol. 54, P. 2005-2014.
- Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N., Shestakov N. P. Bi2(Sno.95Cr0.05)2O7: Structure, IR spectra, and dielectric properties. Ceram. Int., 2016, Vol. 42, P. 5177-5183.
- Udod L. V., Aplesnin S. S., Sitnikov M. N., Romanova O. B., Molokeev M. N. Phase transitions in bismuth pyrostannate upon substitution of tin by iron ions. J. Alloys Compd. 2019, Vol. 804, P. 281-287.
- Heikens H. H., Wiegers G. A., van Bruggen C. F. On the nature of a new phase transition in a - MnS. Solid State Comm. 1977, Vol. 24, P. 205-209.
- Aplesnin S. S., Romanova O. B., Demidenko O. F., Yanushkevich K. I., Magnitnyye fazovyye perekhody i kineticheskiye svoystva khalkogenidov 3d-metallov [Magnetic phase transitions and kinetic properties of 3d-metal chalcogenides.]. Krasnoyarsk, 2017, 208 p.
- Morosin B. Exchange striction effects in MnO and MnS. Phys. Rev. B. 1970, Vol. 1, P. 236-243.
- Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Abramova G. M., Romanova O.B., Vorotynov A. M., Velikanov D. A., Kiselev N. I., Balaev A. D. Conductivity, weak ferromag-netism, and charge instability in an a-MnS single crystal. Phys. Rev. B. 2005, Vol. 71, P. 125204-125212.
- Cava R. J., Batlogg B., van Dover R. B., Ramirez A. P., Krajewski J. J., Peck W. F., Rupp L. W. Triva-lent rare earths in layered (LX)115NbX2 chalcogenides. Phys. Rev. B. 1994, Vol. 49, P. 6343-6345.
- Aplesnin S. S., Kharkov A. M., Romanova O. B., Sitnikov M. N., Eremin E. V., Gorev M. V., Yanushke-vich K. I., Sokolov V. V., Pichugin A. Yu. Spin state of cations and magnetoelastic effect in Mn1-XYbXS. JMMM. 2014, Vol. 352, P. 1-5.
- Nikanorov S. P., Kardashev B. K. Elasticity and dislocation inelasticity of crystals [Uprugost' i dislo-katsionnaya neuprugost' kristallov]. Moscow, Nauka Publ.,1974, 254 p.
- Lebedev A. B., Burenkov Yu. A., Ivanov V. I. [Amplitude and temperature dependences of ultrasound absorption and Young's modulus of elasticity for superconducting ceramics YBa2Cu3O7-x]. Sol. St. Phys. 1989, Vol. 31, P. 300-303 (In Russ.).
- Golyandin S. N., Kardashev B. K., Kustov S. B., Nikanorov S. P., Devos P., Cornelis J., De Batist R. Low temperature cross - over effect in ultrasonic damping in YBCO ceramics. Phys. Stat. Sol. (a). 1995, Vol. 147, P. 111-118.
- Kardashev B. K., Burenkov Yu. A., Smirnov B. I., Shpeizman V. V., Stepanov V. A., Chernov V. M., Singh D., Goretta K. C. [Elasticity and inelasticity of ceramic specimens of graphite-like boron nitride]. Sol. St. Phys. 2001, Vol. 43, P. 1048-1052 (In Russ.).
- Drichko I. L., Dyakonov A. M., Smirnov I. Yu., Toropov A. I. [ Light-induced metal-insulator transition in a heterostructure n-GaAs/AlGaAs. Acoustic research methods]. Sol. St. Phys. 2006, Vol. 40, P. 1449-1456 (In Russ.).
- Schmid A. Electron-phonon interaction in an impure metal. Zeitschrift fvr Physik. 1973, Vol. 259, P. 421-436.
- Shtyk A. V., Feigel'man M. V., Kravtsov V. E. Magnetic field-indiced giant enhancement of electron-phonon energy transfer in striongly disordered conductors. Phys. Rev.Lett. 2013, Vol. 111, P. 166603-5.
- Aplesnin S. S. Magnetic and electrical properties of heavily doped magnetic semiconductors [Magnitnyye i elektricheskiye svoystva sil'nodegirovannykh magnitnykh poluprovodnikov]. Moscow, Nauka Publ., 2013, 176 p.
