Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te
Приведен анализ экспериментальных зависимостей коэффициентов Холла и магнитосопротивления в монокристаллическом сплаве Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном 0,2 ат.% Te в интервале температур 77–300 К. На основании этих данных определены температурные зависимости факторов Холла и магнитосопротивления...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Физика низких температур |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122065 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te / Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 4. — С. 389-392. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-122065 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1220652017-06-27T03:03:35Z Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te Гасанова, Х.А. Таиров, Б.А. Квантовые эффекты в полупроводниках и диэлектриках Приведен анализ экспериментальных зависимостей коэффициентов Холла и магнитосопротивления в монокристаллическом сплаве Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном 0,2 ат.% Te в интервале температур 77–300 К. На основании этих данных определены температурные зависимости факторов Холла и магнитосопротивления Наведено аналіз експериментальних залежностей коефіцієнтів Холла та магнітоопору у монокристалічному сплаві Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, який леговано 0,2 ат.% Te в інтервалі температур 77–300 К. На підставі цих даних визначено температурні залежності факторів Холла та магнітоопору. The analysis of experimental dependences of the Hall and magnetoresistance coefficients in temperature range 77–300 K is presented for the monocrystal alloy Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂ doped with 0.2 at% of Te. On the basis of these data the temperature dependences of the Hall and magnetoresistance factors are determined. 2015 Article Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te / Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 4. — С. 389-392. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 64.75.Nx, 72.20.Pa http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122065 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Квантовые эффекты в полупроводниках и диэлектриках Квантовые эффекты в полупроводниках и диэлектриках |
| spellingShingle |
Квантовые эффекты в полупроводниках и диэлектриках Квантовые эффекты в полупроводниках и диэлектриках Гасанова, Х.А. Таиров, Б.А. Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te Физика низких температур |
| description |
Приведен анализ экспериментальных зависимостей коэффициентов Холла и магнитосопротивления в монокристаллическом сплаве Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном 0,2 ат.% Te в интервале температур 77–300 К. На основании этих данных определены температурные зависимости факторов Холла и магнитосопротивления |
| format |
Article |
| author |
Гасанова, Х.А. Таиров, Б.А. |
| author_facet |
Гасанова, Х.А. Таиров, Б.А. |
| author_sort |
Гасанова, Х.А. |
| title |
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te |
| title_short |
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te |
| title_full |
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te |
| title_fullStr |
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te |
| title_full_unstemmed |
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te |
| title_sort |
факторы холла и магнитосопротивления в монокристалле bi₀,₈₈sb₀,₁₂, легированном te |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Квантовые эффекты в полупроводниках и диэлектриках |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122065 |
| citation_txt |
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi₀,₈₈Sb₀,₁₂, легированном Te / Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 4. — С. 389-392. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT gasanovaha faktoryhollaimagnitosoprotivleniâvmonokristallebi088sb012legirovannomte AT tairovba faktoryhollaimagnitosoprotivleniâvmonokristallebi088sb012legirovannomte |
| first_indexed |
2025-07-08T21:04:41Z |
| last_indexed |
2025-07-08T21:04:41Z |
| _version_ |
1837114256508583936 |
| fulltext |
© Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров, 2015
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4, c. 389–392
Факторы Холла и магнитосопротивления
в монокристалле Bi0,88Sb0,12, легированном Te
Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров
Институт физики им. Г.М. Абдуллаева Азербайджанской академии наук
пр. Г. Джавида, 33, г. Баку, AZ-1143, Азербайджан
E-mail: btairov@physics.ab.az; rasulova.khayala@mail.ru
Статья поступила в редакцию 18 сентября 2014 г., после переработки 9 января 2015 г.,
опубликована онлайн 23 февраля 2015 г.
Приведен анализ экспериментальных зависимостей коэффициентов Холла и магнитосопротивления в
монокристаллическом сплаве Bi0,88Sb0,12, легированном 0,2 ат.% Te в интервале температур 77–300 К.
На основании этих данных определены температурные зависимости факторов Холла и магнитосопротив-
ления.
Наведено аналіз експериментальних залежностей коефіцієнтів Холла та магнітоопору у
монокристалічному сплаві Bi0,88Sb0,12, який леговано 0,2 ат.% Te в інтервалі температур 77–300 К. На
підставі цих даних визначено температурні залежності факторів Холла та магнітоопору.
PACS: 64.75.Nx Фазовая сепарация и расслоение в твердых растворах;
72.20.Pa Термоэлектрические и термомагнитные эффекты.
Ключевые слова: фактор Холла, магнитосопротивление, двухзонная модель.
Для электрических свойств полупроводников с вы-
рожденным состоянием одного типа носителей заряда
характерно присутствие на температурной зависимо-
сти коэффициента Холла R(T) участков с положитель-
ной производной. Эта особенность проявляется и в
поведении других кинетических коэффициентов [1–3].
Физические причины подобного поведения R(T) могут
быть весьма разнообразными: проводимость по при-
месной зоне, расположенной в зоне проводимости
[1,2]; присутствие квазилокальных примесных состоя-
ний в запрещенной зоне [4]; снятие вырождения носи-
телей заряда при рассеянии на ионизированных приме-
сях; влияние зоны тяжелых носителей заряда, распо-
ложенных выше зоны проводимости (или валентной
зоны) [5,6] и др.
В нашей ранней работе [7] было показано, что для
объяснения температурной зависимости коэффициентов
Холла и магнитосопротивления необходимо учитывать
присутствие вышележащей подзоны проводимости, в
которой носители заряда имеют бóльшую эффективную
массу и, следовательно, меньшую подвижность. На-
стоящая работа посвящена сильно легированному
(0,2 ат.%) сплаву n-Bi0,88Sb0,12Te, в котором уровень
Ферми, по-видимому, занимает положение между мини-
мумами подзон проводимости. Рост сопротивления ij,
коэффициентов Холла Rijk и магнитосопротивления ij,kl
в этом случае можно объяснить термически активиро-
ванным уходом электронов в подзону с малой подвиж-
ностью. Подобное температурное поведение R(T) на-
блюдалось ранее и в других полупроводниках с n-типом
проводимости [8,9].
Для теоретического описания температурной зави-
симости подвижности и концентрации носителей заря-
да воспользуемся простой изотропной двухзонной мо-
делью [10]. Поскольку измерения в [7] проводились на
монокристаллических образцах, то для перехода к изо-
тропной модели экспериментальные значения были
усреднены в соответствии со следующими формулами
(см., например, [11]):
11 33 231 123
1 1
(2 ), (2 )
3 3
R R R ,
11,11 11,22 11,33 33,11 33,332
1
( 5 4 4 5 )
15H
.
Именно эти средние величины, полученные в экспери-
ментах [7], представлены на рис. 1–3.
mailto:btairov@physics.ab.az
mailto:rasulova.khayala@mail.ru
Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров
390 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4
В приближении Кейна для непараболической зоны
фактор Холла выражается через двухпараметрические
интегралы Ферми , ( , )m
n kI следующим образом [12,13]:
0 0 0 2
1 1,23 2,0 2 1 2,4
( , ) ( )r rr
a s I I I , (1)
где индекс r описывает тип рассеяния носителя, —
приведенный химический потенциал, характеризую-
щий степень вырождения носителей, — параметр
непараболичности зоны, множитель
2
1 3 (2 )(1 2 )s (1а)
связан со степенью анизотропии электронного спектра .
В слабом магнитном поле фактор магнитосопротив-
ления Ar описывается выражением:
2
r r rA b a , (2)
где слагаемое br в двухзонном приближении Кейна
также выражается через двухпараметрические инте-
гралы Ферми [12,13]:
0 2 0 0 3
2 3 ,6 1,23 2,0
( , ) ( ) ( )r r rb s I I I ,
3 2
2 (1 2 )
(1 2 ) (2 ) 2(1 ) ( , , )s , (3)
здесь функция ( , , ) зависит от структуры зоны
проводимости, углов взаимной ориентации кристалло-
графических направлений и направлений внешнего
магнитного поля и вектора плотности тока. В иссле-
дуемом объекте ее значения лежат в диапазоне 0–0,5.
Факторы Холла и магнитосопротивления связаны с
экспериментально измеряемыми величинами следую-
щими выражениями (в рамках однозонной модели)
[12,13]:
2
, ,r
r
a H
R A
ecn c
1
, H r
R
a
en c
, (4)
где n — концентрация носителей заряда, e — заряд
электрона, c — скорость света в вакууме, — подвиж-
ность электронов, H — холловская подвижность. Из
выражений (2) и (4) непосредственно следует:
2
2
2 2 2
1 1r r
H
r r
b bR
H a a
. (5)
Фактор Холла зависит от анизотропии электронного
спектра . Только при = 1 множитель s1 (1а) будет
равен единице. При > 1 его значение очевидно
уменьшается, достигая минимума s1 = 3/4 при .
Рис. 1. Температурная зависимость усредненного удельного
сопротивления в монокристаллическом сплаве Bi0,88Sb0,12,
легированном 0,2 ат.% Te.
Рис. 2. Температурная зависимость усредненного коэффици-
ента Холла в монокристаллическом сплаве Bi0,88Sb0,12, леги-
рованном 0,2 ат.% Te.
Рис. 3. Температурная зависимость усредненного относи-
тельного магнитосопротивления в монокристаллическом
сплаве Bi0,88Sb0,12, легированном 0,2 ат.% Te.
Факторы Холла и магнитосопротивления в монокристалле Bi0,88Sb0,12, легированном Te
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4 391
Таким образом, влияние анизотропии электронного
спектра на коэффициент Холла сводится к уменьше-
нию его значения от максимально возможного при
равных прочих условиях. Для коэффициента же магни-
тосопротивления это влияние гораздо существеннее.
При высокой степени вырожденности электронов про-
водимости, когда выражение для фактора магнитосо-
противления приобретает вид 2
2 1 ,rA s s только от-
клонение величины от 1 позволяет магнитосопротив-
лению оставаться отличным от нуля.
На рис. 4 мы привели температурную эволюцию,
полученную из данных R(T) и (T), согласно (4) хол-
ловской подвижности H(T). Как видно, температур-
ные зависимости удельного магнитосопротивления
(рис. 3) и холловской подвижности (рис. 4) демонстри-
руют качественно схожее поведение — проявляют не-
монотонную температурную зависимость с миниму-
мом. Это может свидетельствовать в пользу приме-
нимости подхода, описанного выше, а конкретнее —
выражения (5). Несовпадение минимумов связано с
температурной зависимостью самих факторов Холла ar
и магнитосопротивления Ar от температуры. Эти зави-
симости, также определенные по экспериментальным
данным [7,14,15], приведены на рис. 5 и 6.
Таким образом, в настоящей работе определено
температурное поведение факторов Холла и магнито-
сопротивления полупроводника Bi0,88Sb0,12, легиро-
ванного 0,2 ат.% Te. Резкое возрастание обоих пара-
метров с температурой может быть связано с сильной
непараболичностью зоны проводимости.
1. S.A. Aliev, F.P. Kesamanly, T.S. Lagunova, and D.N.
Nasledov, Phys. Status Solidi 17, 105 (1966).
2. У.У. Емельяненко, Т.С. Лагунова, Д.Н. Наследов, Г.Н.
Талалакин, ФТТ 7, 1315 (1965).
3. Б.А. Таиров, Известия АН Азерб. ССР 8, 93 (1987).
4. В.И. Кайданов, С.А. Немов, Ю.И. Равич, ФТП 26, 201
(1992).
5. А.А. Андреев, В.Н. Радионов, ФТП 1, 183 (1967).
6. С.А. Алиев, Д.А. Багиров, С.А. Зейналов, Неорг. Матер.
24, 1212 (1988).
7. Б.А. Таиров, О.И. Ибрагимова, А.Г. Рагимов, Р. Бразис,
ФТП 45, 152 (2011).
8. Дж.Ф. Багиров, Кинетические явления и энергетический
спектр электронов AgBiTe2, дисс. канд. физ.-мат. наук,
Баку (1987).
9. А.А. Андреев, ФТТ 8, 2818 (1966).
10. Ю.Т. Левицкий, Г.А. Иванов, ФММ 28, 804 (1969).
11. Б.А. Таиров, Автореф. докт. дисс., Институт физики
НАН Азербайджана, Баку (1994).
12. Б.М. Аскеров, Кинетические эффекты в полупровод-
никах, Наука, Ленинград (1970).
13. Б.М. Аскеров, Электронные явления переноса в полупро-
водниках, Наука, Москва (1985).
Рис. 4. Температурная зависимость холловской подвижности
в монокристаллическом сплаве Bi0,88Sb0,12, легированном
0,2 ат.% Te.
Рис. 6. Температурная зависимость фактора магнитосопро-
тивления
2
r rb a в монокристаллическом сплаве Bi0,88Sb0,12,
легированном 0,2 ат.% Te.
Рис. 5. Температурная зависимость фактора магнитосопро-
тивления ar в монокристаллическом сплаве Bi0,88Sb0,12, леги-
рованном 0,2 ат.% Te.
Х.А. Гасанова, Б.А. Таиров
392 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4
14. E. Yuzbashov, K. Gasanova, and B. Tairov, AJP Fizika XIX,
76 (2013).
15. С.А. Алиев, И.Х. Мамедов, Б.А. Таиров, Изв. НАН Азер-
байджана, сер. Физика и астрономия, №2 ,99 (2006).
Hall and magnetoresistance factors in Bi0.88Sb0.12
single crystal doped with Te
Kh.A. Gasanova and B.A. Tairov
The analysis of experimental dependences of the
Hall and magnetoresistance coefficients in temperature
range 77–300 K is presented for the monocrystal alloy
Bi0.88Sb0.12 doped with 0.2 at% of Te. On the basis of
these data the temperature dependences of the Hall
and magnetoresistance factors are determined.
PACS: 64.75.Nx Phase separation and segregation in
solid solutions;
72.20.Pa Thermoelectric and thermomagnetic
effects.
Keywords: Hall factor, magnetoresistance, two-band
model.
|