Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах

Определена неосциллирующая по магнитному полю часть магнитосопротивления слоистых зарядово-упорядоченных кристаллов при условии, что время релаксации носителей заряда обратно пропорционально их плотности состояний. Доказана возможность инверсии магнитосопротивления в зависимости от концентрации носи...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2002
1. Verfasser:	Горский, П.В.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2002
Schriftenreihe:	Физика низких температур
Schlagworte:	Низкоразмерные и неупорядоченные системы
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128707
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:	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах / П.В. Горский // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 10. — С. 1072-1077. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-128707
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1287072018-01-14T03:03:46Z Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах Горский, П.В. Низкоразмерные и неупорядоченные системы Определена неосциллирующая по магнитному полю часть магнитосопротивления слоистых зарядово-упорядоченных кристаллов при условии, что время релаксации носителей заряда обратно пропорционально их плотности состояний. Доказана возможность инверсии магнитосопротивления в зависимости от концентрации носителей, температуры, магнитного поля и величины эффективного притягивающего взаимодействия, приводящего к зарядовому упорядочению. The nonoscillatory (with respect to magnetic field) part of the magnetoresistance of layered charge-ordered crystals is determined under the condition that the relaxation time of the charge carriers is inversely proportional to their density of states. It is demonstrated that inversion of the magnetoresistance can occur as a function of the carrier concentration, temperature, magnetic field, and value of the effective attractive interaction that leads to the charge ordering. Визначена неосцилююча відносно магнітного поля частина магнітоопору шаруватихзарядово-впорядкованих кристалів за умови, що час релаксації носіїв заряду оберненопропорційний до густини їх станів. Доведено можливість інверсії магнітоопору взалежності від концентрації носіїв, температури, магнітного поля і величини ефективноїпритягуючої взаємодії, що веде до зарядового впорядкування. 2002 Article Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах / П.В. Горский // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 10. — С. 1072-1077. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 72.20.My, 71.30.+h http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128707 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	Низкоразмерные и неупорядоченные системы Низкоразмерные и неупорядоченные системы
spellingShingle	Низкоразмерные и неупорядоченные системы Низкоразмерные и неупорядоченные системы Горский, П.В. Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах Физика низких температур
description	Определена неосциллирующая по магнитному полю часть магнитосопротивления слоистых зарядово-упорядоченных кристаллов при условии, что время релаксации носителей заряда обратно пропорционально их плотности состояний. Доказана возможность инверсии магнитосопротивления в зависимости от концентрации носителей, температуры, магнитного поля и величины эффективного притягивающего взаимодействия, приводящего к зарядовому упорядочению.
format	Article
author	Горский, П.В.
author_facet	Горский, П.В.
author_sort	Горский, П.В.
title	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах
title_short	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах
title_full	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах
title_fullStr	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах
title_full_unstemmed	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах
title_sort	низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2002
topic_facet	Низкоразмерные и неупорядоченные системы
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128707
citation_txt	Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах / П.В. Горский // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 10. — С. 1072-1077. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT gorskijpv nizkotemperaturnaâinversiâmagnitosoprotivleniâvzarâdovouporâdočennyhsloistyhsverhstrukturah
first_indexed	2025-07-09T09:43:51Z
last_indexed	2025-07-09T09:43:51Z
_version_	1837162019476733952
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 10, ñ. 1072–1077 Íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ èíâåðñèÿ ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â çàðÿäîâî-óïîðÿäî÷åííûõ ñëîèñòûõ ñâåðõñòðóêòóðàõ Ï. Â. Ãîðñêèé ×åðíîâèöêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èì. Þ. Ôåäüêîâè÷à óë. Êîöþáèíñêîãî, 2, ã. ×åðíîâöû, 58001, Óêðàèíà E-mail: public@cv.ukrtel.nåt Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 4 ôåâðàëÿ 2002 ã. Îïðåäåëåíà íåîñöèëëèðóþùàÿ ïî ìàãíèòíîìó ïîëþ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ñëîè- ñòûõ çàðÿäîâî-óïîðÿäî÷åííûõ êðèñòàëëîâ ïðè óñëîâèè, ÷òî âðåìÿ ðåëàêñàöèè íîñèòåëåé çàðÿäà îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî èõ ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé. Äîêàçàíà âîçìîæíîñòü èíâåð- ñèè ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé, òåìïåðàòóðû, ìàã- íèòíîãî ïîëÿ è âåëè÷èíû ýôôåêòèâíîãî ïðèòÿãèâàþùåãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ïðèâîäÿùåãî ê çàðÿäîâîìó óïîðÿäî÷åíèþ. Âèçíà÷åíà íåîñöèëþþ÷à â³äíîñíî ìàãí³òíîãî ïîëÿ ÷àñòèíà ìàãí³òîîïîðó øàðóâàòèõ çàðÿäîâî-âïîðÿäêîâàíèõ êðèñòàë³â çà óìîâè, ùî ÷àñ ðåëàêñàö³¿ íîñ³¿â çàðÿäó îáåðíåíî ïðîïîðö³éíèé äî ãóñòèíè ¿õ ñòàí³â. Äîâåäåíî ìîæëèâ³ñòü ³íâåðñ³¿ ìàãí³òîîïîðó â çàëåæíîñò³ â³ä êîíöåíòðàö³¿ íîñ³¿â, òåìïåðàòóðè, ìàãí³òíîãî ïîëÿ ³ âåëè÷èíè åôåêòèâíî¿ ïðèòÿãóþ÷î¿ âçàºìîä³¿, ùî âåäå äî çàðÿäîâîãî âïîðÿäêóâàííÿ. ÐÀÑS: 72.20.Ìó, 71.30.+h Ââåäåíèå Ðàçëè÷íûå ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñî ñòðóêòóð- íûìè ôàçîâûìè ïåðåõîäàìè â ñëîèñòûõ ñòðóêòó- ðàõ, áûëè èçó÷åíû, íàïðèìåð, â [1–5]. Â ýòèõ ðà- áîòàõ òåîðåòè÷åñêè è ýêñïåðèìåíòàëüíî äîêàçàíà âîçìîæíîñòü êàê âíóòðèñëîåâîãî, òàê è ìåæñëîå- âîãî çàðÿäîâîãî óïîðÿäî÷åíèÿ â ñëîèñòûõ ñâåðõ- ñòðóêòóðàõ, â òîì ÷èñëå è ñ îáðàçîâàíèåì íåñîèç- ìåðèìûõ âîëí çàðÿäîâîé ïëîòíîñòè (ÂÇÏ). Êîíêðåòíûå ôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè îïðåäå- ëÿëè ãëàâíûì îáðàçîì äëÿ êðèñòàëëîâ ñ âíóòðè- ñëîåâûì çàðÿäîâûì óïîðÿäî÷åíèåì. Â ðàáîòå [2] áûëà ïðåäëîæåíà òàêàÿ ìîäåëü çàðÿäîâîãî óïî- ðÿäî÷åíèÿ â ñëîèñòûõ ñòðóêòóðàõ, â êîòîðîé çà- ðÿäîâîå óïîðÿäî÷åíèå ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê ïðî- ñòîå ÷åðåäîâàíèå áîëåå è ìåíåå çàïîëíåííûõ íîñèòåëÿìè òîêà (íàïðèìåð, ýëåêòðîíàìè) ñëîåâ. Èñòî÷íèêîì òàêîãî óïîðÿäî÷åíèÿ, êàê è â òðàäè- öèîííûõ ìîäåëÿõ ñòðóêòóðíûõ ôàçîâûõ ïåðåõî- äîâ, ñ÷èòàåòñÿ ýôôåêòèâíîå ïðèòÿãèâàþùåå âçàè- ìîäåéñòâèå ìåæäó íîñèòåëÿìè, êîòîðîå ñâîäèòñÿ, íàïðèìåð, ê èõ âçàèìîäåéñòâèþ ñ ôîíîííîé ìî- äîé, âîëíîâîé âåêòîð êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò ïåðèîäó ÂÇÏ. Ôàêòîðû, ïðîòèâîäåéñòâóþùèå ñòðóêòóðíîìó ôàçîâîìó ïåðåõîäó, — êóëîíîâ- ñêîå îòòàëêèâàíèå îäíîèìåííî çàðÿæåííûõ íîñè- òåëåé è óâåëè÷åíèå ñðåäíåé êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè ýëåêòðîíîâ â ñîñåäíèõ ñëîÿõ. Îñöèëëèðóþùàÿ ñ ìàãíèòíûì ïîëåì ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ çà- ðÿäîâî-óïîðÿäî÷åííûõ ñëîèñòûõ êðèñòàëëîâ áû- ëà ïðåäìåòîì èññëåäîâàíèÿ â ðàáîòå [6]. Â íà- ñòîÿùåé ðàáîòå îïðåäåëåíà è ïðîàíàëèçèðîâàíà íåîñöèëëèðóþùàÿ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ýòèõ êðèñòàëëîâ. Â ðàáîòå [7] ïîêàçàíî, ÷òî åñëè çàðÿäîâîå óïî- ðÿäî÷åíèå çàêëþ÷àåòñÿ â ïðîñòîì ÷åðåäîâàíèè áîëåå èëè ìåíåå çàïîëíåííûõ ýëåêòðîíàìè ñëîåâ, ò.å. ïëîòíîñòü ýëåêòðîíîâ íà i-ì ñëîå ðàâíà n n ai i� � �0 1 1[ ( ) ]� , (1) ãäå n0 — ñðåäíÿÿ îáúåìíàÿ êîíöåíòðàöèÿ ýëåê- òðîíîâ, a — ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ñëîÿ- © Ï. Â. Ãîðñêèé, 2002 ìè, � — îòíîñèòåëüíûé ïàðàìåòð óïîðÿäî÷åíèÿ (0 1� �� ), òàêîé, ÷òî � �1 ñîîòâåòñòâóåò ÷åðåäîâà- íèþ «ïóñòûõ» è «çàïîëíåííûõ» ñëîåâ, à � � 0 — ðàâíîìåðíîìó ðàñïðåäåëåíèþ íîñèòåëåé ïî ñëî- ÿì, òî ýíåðãèÿ íîñèòåëåé îïðåäåëÿåòñÿ ñëåäóþ- ùèì îáðàçîì: � � �( ) ( ) cos * k � � � � h m k k ak Wx y z 2 2 2 2 2 2 0 2 2 8 . (2) Çäåñü kx , ky , kz — ñîîòâåòñòâóþùèå êîìïîíåíòû êâàçèèìïóëüñà; m— ýôôåêòèâíàÿ ìàññà ýëåê- òðîíîâ â ïëîñêîñòè ñëîÿ, ïðåäïîëàãàåìàÿ äëÿ ïðîñòîòû èçîòðîïíîé; 2 — øèðèíà «çàòðàâî÷- íîé» ìèíèçîíû, îïèñûâàþùåé òðàíñëÿöèîííîå äâèæåíèå ýëåêòðîíîâ ìåæäó ñëîÿìè; W0 — ýô- ôåêòèâíàÿ êîíñòàíòà ïðèòÿãèâàþùåãî âçàèìîäåé- ñòâèÿ. Â êâàíòóþùåì ìàãíèòíîì ïîëå H, ïåðïåí- äèêóëÿðíîì ñëîÿì, ýíåðãèþ íîñèòåëåé çàïèøåì â âèäå � �( , ) ( ) cosn k H n ak Wz z� � � �2 1 2 2 0 2 2 , (3) ãäå n — íîìåð ïîäçîíû Ëàíäàó, * � B m m0 , B — ìàãíåòîí Áîðà, m0 — ìàññà ñâîáîäíîãî ýëåêòðîíà. Íà÷àëî îòñ÷åòà ýíåðãèè â ôîðìóëàõ (2) è (3) âûáðàíî â ñåðåäèíå ùåëè ìåæäó ìèíè- çîíàìè. Óðàâíåíèÿ ñàìîñîãëàñîâàíèÿ, îïðåäåëÿþùèå ïà- ðàìåòð ïîðÿäêà � è õèìè÷åñêèé ïîòåíöèàë ñèñòå- ìû �, â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ èìåþò âèä [7] 1 2 1 0 0 0 2 2 2 2 � � � �� kT dx W x kT� � � �� ln exp cos � � � � � �� 1 0 2 2 2 2 exp cos� �W x kT � � � � � �� kTW dx W x W0 0 0 2 2 2 2 0 0 2 2 2 2 1 � cos ln exp cos2 0 2 2 2 2 1 x kT W x kT � � � � � � � � � � � � � � � � � �� exp cos� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� 1 , (4) ãäå k — ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà, � �0 0 2 4� n ah m . Äëÿ âû÷èñëåíèÿ íåîñöèëëèðóþùåé ÷àñòè ýëåêòðîïðîâîäíîñòè â ñëó÷àå ñïåêòðà (3) â ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì, â ñèëüíîì ìàãíèòíîì ïîëå, êîãäà â ïðîöåññå ðàññåÿíèÿ êàæäûé ýëåêòðîí îñòàåòñÿ â «ñâîåé» ïîäçîíå Ëàíäàó, òàê ÷òî âðåìÿ ðåëàêñàöèè îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé â ìàãíèòíîì ïîëå [8], ìîæíî ïðèìåíèòü ôîðìóëó [9] ! " ! " ! "# � $ #( ) ( ) ( ) * * ( H e m aW h kT H W x dx h dx W x l l W x � % � � % 16 1 2 0 2 4 3 3 )( ) � & � ' � & �(� � � � � � � � � �� x lW x x 0 1 0 ! ") �� % �� exp ( ( ) ) ( ) exp ( ( ))l W x kT dx W x l W x kT � �3 � � �� & & � W x x ( ) � 0 , (5) h Hl kT Hl kTl # � ( ) ( ) * sh . (6) Çäåñü $0 — íåêîòîðûé ïàðàìåòð, èìåþùèé ðàçìåð- íîñòü âðåìåíè è õàðàêòåðèçóþùèé èíòåíñèâíîñòü ðàññåÿíèÿ, W — ïîëóøèðèíà «çàòðàâî÷íîé» ìè- íèçîíû. Êðîìå òîãî, W x W x( ) cos� � �0 2 2 2 2� , òàê ÷òî äëÿ âû÷èñëåíèÿ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ñëå- äóåò ïîäñòàâèòü ýòî âûðàæåíèå äëÿ W x( ) â (5), âûïîëíèòü èíòåãðèðîâàíèå ñ ó÷åòîì ðåàëüíîãî ïîëîæåíèÿ óðîâíÿ õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà è ðàçäåëèòü ðåçóëüòàò ïîïîëàì, ïîòîìó ÷òî â ïðî- öåññå ó÷àñòâóþò äâå ìèíèçîíû. Ôîðìóëà (5) âû- âåäåíà â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ðåøàþùèì ÿâ- ëÿåòñÿ ðàññåÿíèå ýëåêòðîíîâ íà àêóñòè÷åñêèõ Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 10 1073 Èíâåðñèÿ ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â ñâåðõñòðóêòóðàõ ôîíîíàõ, ïðè÷åì h kTm ++ è h Hm* ++ * , ãäå m — ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà ôîíîíîâ. Â ôîðìóëå (5) ïàðàìåòð $0 ïðåäïîëàãàåòñÿ íå çàâèñÿùèì îò ìàãíèòíîãî ïîëÿ, õîòÿ âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ òàêàÿ çàâèñèìîñòü èìååò ìåñòî. Åñëè ó÷åñòü åå òàê, êàê ýòî ñäåëàíî â [8] äëÿ ñëó÷àÿ ðàññåÿíèÿ íà àêóñòè- ÷åñêèõ ôîíîíàõ, ò.å. ñ÷èòàòü, ÷òî $ $0 1 2� a eH ch , (7) ãäå $1 íå çàâèñèò íè îò òåìïåðàòóðû, íè îò ìàã- íèòíîãî ïîëÿ, òî äëÿ íåîñöèëëèðóþùåé ÷àñòè ýëåêòðîïðîâîäíîñòè ïîëó÷èì ñëåäóþùèå âûðà- æåíèÿ: ïðè � �+ � # � $ �#( ) ( ) exp H e m a h kT h l kTl l l� � � � � �� ' �(128 1 2 2 3 1 6 1 1 � � � � � � � � � � � � � � � kT l W l kT lW kT ( ) � �� 2 0 2 2 sh sh 0 � � �� W lW kT l kT T l l kT0 2 2 2� � � � � �sh – sh + 2 ch0 2 k � � � � � � � � � � � � � � � � � W lW kT kT l lW kT l kT0 0 3 0� � � �ch sh sh �� l kT W lW kT l kT0 2 2 0� � � � Shi Shi � � � � � W l kT W lW kT0 2 0 0� � �, � � � ,exp exp ; (8) ïðè � + + � � �W0 # # #( ) ( )H H� �0 1 , (9) ãäå # � $ � � � � � � �0 2 2 3 1 6 2 0 2 2 0 2 2 2 1 3128 3 � � � � ��e m a h kT W W * ( ) 2 3 2 3 0 2 2 � �� W , (10) # � $ - #( ) ( ) * H e m a h kT h kT ll l l� � � � � � � � � �� ' (128 1 2 2 2 3 1 6 1 2 0 2 2 2 1 2 02� � � � � � �� W kT l W l kT lW kT exp ch 0 � � � � � � � � � � � � � � �2 � �� sh – 2 sh 3l kT l kT kT l l kT exp exp lW kT l kT l kT l kT 0 0sh + W ch � � � �� ,� � � � � � � � � � � � �exp exp lW kT 0� � � � � � � � � � �W sh0 2� � � �, � � � l kT l kT lW kT l kT exp exp0 2 2 2 2 � � � � � � � � � � � � � � � � �� Ei Ei l kT l kT � � � � � � � � � � � � � � � � � exp l kT l kT lW kT l kT � � ��Ei – Ei Shi 0 2�� ; (11) ïðè � + +W W0 0� � � # # #( ) ( )H H� �2 3 , (12) ãäå # � $ � � �� 2 2 2 3 1 6 3 0 3 3 0 2 2 0 128 2 3 2 2� � � � e m a h kT W W W * ( ) 2� �� , (13) # � $ �# �3 2 2 3 1 6 1 2128 1( ) ( ) exp * H e m a h kT h l kT kT l l l� � �� sh lW kT W l kTl 0 0 2 2 1 � � �� ' ( exp � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2 2 0 0kT l l kT W lW kT � � � � exp exp � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 2 3 0kT l l kT lW kT exp exp � � � � � � � � 1074 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 10 Ï. Â. Ãîðñêèé � � � � � � � � � � � � � � �W l kT W lW kT lW 0 2 2 0 2 0 0� � � � � � exp exp 2 2 2 0� �� kT l kT lW kT Ei Ei� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ; (14) ïðè W0� � �+ + # # #( ) ( )H H� �4 5 , (15) ãäå # � $ � � �� 4 2 2 3 1 6 3 0 2 2 2 0 2 2128 2 3 2� � � � � e m a h kT W W W * ( ) 0 2 2 2 1 0 3 3 0 2 34 3 4 3 � � � � � � � � � � � � � � � � � � W W , (16) # � $ � �# 5 2 2 3 1 6 2 0 2 2128 1 2( ) ( ) * H e m a h kT h kT l Wl l� � � � � � � � � �� 2 1 0 2 2 1 � � ' � � �� ( kT l W l kT l kTl sh exp � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �2 0 2 2sh sh lW kT l kT kT l l kT exp � �� exp exp l kT W l kT lW kT � � � � 2 0 0ch � � � � � � � �� 2 3 0kT l lW kT l kT l kT l sh sh exp � � � exp � kT � � � � � � � � � � � �� W l kT l W kT l0 2 2 0 2 � � � �� exp ( ) exp ( ) exp (� �� ) kT � � �� W l W kT 0 2 0 2 � � �� exp ( ) � �� lW kT l kT l kT l k 0 2 2 2 2 � � �� exp Ei Ei T lW kT � � �� 2 0Shi � exp l kT l kT l kT � ��Ei Ei� � � � � � � �� ; (17) ïðè � �. # # #( ) ( )H H� �6 7 , (18) ãäå # � $ � � � �� 6 2 2 3 1 6 0 3 3 0 2 2 0 2128 4 3 3 4 3 � � � � �e m a h kT W W W * � � � � � � � �, (19) # � $ �# � �7 2 2 3 1 6 0 2 2 2128 1( ) ( ) * H e m a h kT h W l kT l l� � � sh sh lW kT kT ll 0 1 � � � � � �� ' ( � � � � � � � � � � � � � �2 20 0 2 0 � � � � � ch ch sh l kT W lW kT kT l lW kT sh l kT kT l �� 3 � � �W l kT W lW kT lW kT lW 0 2 2 0 2 0 0 2 2 2 0� � � � � � � � � ch ch Shi kT l kT l kT � � � � � � � � � �� Shi � � exp . (20) Â ôîðìóëàõ (8)–(20) � �� W0 2 2 2 , sh (…), ch (…), Shi (…) è Ei (…) — ñîîòâåòñò- âåííî ãèïåðáîëè÷åñêèé ñèíóñ è êîñèíóñ, èíòå- ãðàëüíûé ãèïåðáîëè÷åñêèé ñèíóñ è èíòåãðàëüíàÿ ýêñïîíåíòà. Äëÿ àíàëèçà ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ó÷òåì, ÷òî ïðè W0 0 2� � è � � 0 âòîðîå óðàâíåíèå ñèñòå- ìû (4) ïðåâðàùàåòñÿ â òîæäåñòâî è, ñëåäîâàòåëü- íî, ïàðàìåòð ïîðÿäêà îïðåäåëÿåòñÿ èç ïåðâîãî óðàâíåíèÿ. Èç ñèñòåìû (4) òàêæå ñëåäóåò, ÷òî çàðÿäîâîå óïîðÿäî÷åíèå îïèñàííîãî òèïà âîç- ìîæíî òîëüêî ïðè W0 0 1� . , ïðè÷åì ïðè W0 0 2� + õèìè÷åñêèé ïîòåíöèàë ñèñòåìû íîñèòå- ëåé òîêà � â äîêðèòè÷åñêîé îáëàñòè, êîãäà � . 0, Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 10 1075 Èíâåðñèÿ ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â ñâåðõñòðóêòóðàõ ïîëîæèòåëåí è óâåëè÷èâàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðà- òóðû, à ïðè W0 0 2� . îòðèöàòåëåí è óìåíüøàåò- ñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû. Òàêèì îáðàçîì, ïîâåäå- íèå õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ÿâëÿåòñÿ òèïè÷íî äâóõçîííûì. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà çíàê íåîñöèëëèðóþùåé ÷àñòè ìàãíèòî- ñîïðîòèâëåíèÿ. Èç ôîðìóë (8)–(20) ñëåäóåò: ïî- êà � + 0, íåîñöèëëèðóþùàÿ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèÿ ïîëîæèòåëüíà êàê â äîêðèòè÷åñêîé, òàê è â çàêðèòè÷åñêîé îáëàñòè; êîãäà � � 0, íåîñöèë- ëèðóþùàÿ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ðàâíà íó- ëþ â äîêðèòè÷åñêîé è ïîëîæèòåëüíà â çàêðèòè÷å- ñêîé îáëàñòè, à ïðè � . 0 íåîñöèëëèðóþùàÿ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ îòðèöàòåëüíà â äîêðèòè- ÷åñêîé è ÷àñòè÷íî â çàêðèòè÷åñêîé îáëàñòè. Íî ïîñêîëüêó â çàêðèòè÷åñêîé îáëàñòè õèìè÷åñêèé ïîòåíöèàë � âñåãäà óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðà- òóðû, òî äàëåå íåîñöèëëèðóþùàÿ ÷àñòü ìàãíèòîñî- ïðîòèâëåíèÿ óìåíüøàåòñÿ ïî ìîäóëþ, ïðîõîäèò ÷åðåç íóëü ïðè � � 0 è ñòàíîâèòñÿ ïîëîæèòåëüíîé. Òàêèì îáðàçîì, ìû âèäèì, ÷òî ïðè W0 0 2� � íåîñöèëëèðóþùàÿ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ çàðÿäîâî-óïîðÿäî÷åííûõ ñëîèñòûõ êðèñòàëëîâ ïðåòåðïåâàåò òåìïåðàòóðíóþ èíâåðñèþ, ïðè÷åì ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå â ýòîì ñëó÷àå îòðèöàòåëü- íî â äîêðèòè÷åñêîé îáëàñòè è äîñòèãàåò ìàêñè- ìàëüíîãî ïî ìîäóëþ çíà÷åíèÿ ïðè òåìïåðàòóðå, áëèçêîé ê êðèòè÷åñêîé. Ïîñêîëüêó êðèòè÷åñêàÿ òåìïåðàòóðà ñòðóêòóðíîãî ôàçîâîãî ïåðåõîäà ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì W0 0� , êàê ýòî ñëåäóåò èç ñèñòåìû óðàâíåíèé (4), ñëåäîâàòåëüíî, ìàãíèòî- ñîïðîòèâëåíèå âåùåñòâ ñ íèçêèìè êðèòè÷åñêèìè òåìïåðàòóðàìè ñòðóêòóðíûõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ äîëæíî áûòü îòðèöàòåëüíûì è ïðåòåðïåâàòü èí- âåðñèþ â çàêðèòè÷åñêîé îáëàñòè, à ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèå âåùåñòâ ñ âûñîêèìè êðèòè÷åñêèìè òåì- ïåðàòóðàìè äîëæíî áûòü ÷èñòî ïîëîæèòåëüíûì. Èç ñèñòåìû óðàâíåíèé (4) ñëåäóåò, ÷òî «ïîãðà- íè÷íàÿ» òåìïåðàòóðà ïåðåõîäà, îòäåëÿþùàÿ êðè- ñòàëëû, ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ ïðåòåð- ïåâàåò òåìïåðàòóðíóþ èíâåðñèþ, îò íå îáëàäà- þùèõ ýòèì ñâîéñòâîì êðèñòàëëîâ, â ïðèáëèæå- íèè W 0 1++ ðàâíà !�0 2k)ln . Êà÷åñòâåííî ñîïîñòàâëÿÿ ïîëó÷åííûå ðåçóëü- òàòû ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè, îòìåòèì, ÷òî, êàê ïîêàçàíî â ðàáîòå [3], çàðÿäîâîå óïîðÿ- äî÷åíèå, âîçíèêàþùåå ïðè ñòðóêòóðíîì ôàçîâîì ïåðåõîäå, íå âëèÿåò íà ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé íîñè- òåëåé çàðÿäà, èõ íèçêîòåìïåðàòóðíóþ òåïëîåì- êîñòü è äèàìàãíèòíóþ âîñïðèèì÷èâîñòü. Ýòî ëåã- êî îáúÿñíèòü, åñëè ó÷åñòü, ÷òî â îáëàñòè ùåëè ìåæäó ìèíèçîíàìè, ò.å. ïðè � + +W W0 0� � �, ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé ñèñòåìû ñ ýíåðãåòè÷åñêèì ñïåêòðîì (2) ïîñòîÿííà è ðàâíà 2 2m ah* ( )� , ò.å. íå çàâèñèò îò ïàðàìåòðà ïîðÿäêà �. Ïðè W0 0 2� � ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé íà óðîâíå õèìè- ÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ðàâíà 2 2m ah* ( )� âî âñåé äîêðèòè÷åñêîé îáëàñòè. Òàêèì îáðàçîì, êðèñòàë- ëû ñ íå çàâèñÿùåé îò ïàðàìåòðà ïîðÿäêà ïëîòíî- ñòüþ ñîñòîÿíèé äîëæíû îáëàäàòü è ìàëûì ìàãíè- òîñîïðîòèâëåíèåì, âñëåäñòâèå ÷åãî îñíîâíàÿ ÷àñòü èõ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè äîëæíà îïðåäåëÿòü- ñÿ ïî ôîðìóëå (13). Îòìåòèì, ÷òî ðåøàþùèì àðãóìåíòîì â ïîëüçó âíóòðèñëîåâîãî çàðÿäîâîãî óïîðÿäî÷åíèÿ, ðàñ- ñìîòðåííîãî â ðàáîòå [1], è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðî- òèâ ìîäåëè, ïðåäëîæåííîé â [2], êàê ïðàâèëî, âûñòóïàþò äàííûå ðåíòãåíîñòðóêòóðíîãî è íåé- òðîíîãðàôè÷åñêîãî àíàëèçîâ, ñîãëàñíî êîòîðûì ñìåùåíèÿ àòîìîâ â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿð- íîì ñëîÿì, íå âîçíèêàþò. Îäíàêî áîëåå äåòàëü- íûé àíàëèç, ïðîâåäåííûé â ðàáîòå [7], ïîêàçûâà- åò, ÷òî ýòîãî è íå äîëæíî áûòü, åñëè ôóíêöèÿ ñâÿçè ýëåêòðîíîâ ñ ôîíîíàìè ÷èñòî ìíèìàÿ, ò.å. ñâÿçàíà ñ âçàèìîäåéñòâèåì ýëåêòðîíîâ ñ êîëåáà- íèÿìè ñëîåâ êàê öåëîãî äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì èõ ïëîñêîñòè. Åñëè æå ñóùåñòâóåò âçàèìîäåéñòâèå ýëåêòðîíîâ ñ èçãèáíûìè êîëåáàíèÿìè ñëîåâ, òî äàæå â ðàìêàõ ðàññìîòðåííîé íàìè ìîäåëè ïðè ñòðóêòóðíîì ôà- çîâîì ïåðåõîäå äîëæíû âîçíèêàòü ñìåùåíèÿ àòî- ìîâ â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì. Èíâåðñèÿ ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ, î êîòîðîé øëà ðå÷ü, âîçíèêàåò ïîòîìó, ÷òî çíàê è âåëè÷èíà ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ, êàê ñëåäóåò èç îáùåé ôîðìóëû (5), îïðåäåëÿþòñÿ äâóìÿ êîíêóðèðóþ- ùèìè ïðîöåññàìè òåïëîâîãî ïåðåáðîñà íîñèòåëåé òîêà: ñ íèæíèõ ïîäçîí Ëàíäàó â çîíû âáëèçè óðîâíÿ õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà, è ñ ýòèõ ïîñëåä- íèõ — â ëåæàùèå âûøå ïîäçîíû. Ïåðâûé ïðî- öåññ óâåëè÷èâàåò ýôôåêòèâíóþ ïëîòíîñòü ñîñòîÿ- íèé íà óðîâíå õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà è, ñëåäîâàòåëüíî, ïðèâîäèò ê îòðèöàòåëüíîìó ìàã- íèòîñîïðîòèâëåíèþ, à âòîðîé — óìåíüøàåò ýô- ôåêòèâíóþ ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé íà óðîâíå õèìè- ÷åñêîãî ïîòåíöèàëà è, ñîîòâåòñòâåííî, ïðèâîäèò ê ïîëîæèòåëüíîìó ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèþ. Îòìåòèì òàêæå, ÷òî ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå â äàííîé ñòàòüå, íà ïåðâûé âçãëÿä, íåôèçè÷íû, ïî- ñêîëüêó ïðîâîäèìîñòü ñèñòåìû ôîðìàëüíî îòëè÷- íà îò íóëÿ ïðè � �1. À ýòî íåâîçìîæíî, åñëè ó÷åñòü ôîðìóëó (1), èç êîòîðîé ñëåäóåò, ÷òî ïðè ïîëíîì óïîðÿäî÷åíèè ïðîâîäÿùèå ñëîè ÷åðåäó- þòñÿ ñ äèýëåêòðè÷åñêèìè, èëè ñëîè ï-òèïà ñî ñëîÿìè ³- èëè ð-òèïà. Òàêèå ñèñòåìû â íàïðàâëå- íèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì, íå ïðîâîäÿò òîêà. Íî ýòî ïðîòèâîðå÷èå ÿâëÿåòñÿ êàæóùèìñÿ, ïî- ñêîëüêó èç óðàâíåíèé (4) ñëåäóåò, ÷òî ñîñòîÿíèå, 1076 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 10 Ï. Â. Ãîðñêèé â êîòîðîì � �1, ðåàëèçóåòñÿ òîëüêî ïðè T � 0 è � 0. Åñëè / 0, òî � + 1 äàæå ïðè T � 0, ïîñêîëü- êó ìåæñëîåâîå äâèæåíèå ýëåêòðîíîâ ñòðåìèòñÿ ñãëàäèòü íåðàâíîìåðíîñòü èõ ïîñëîéíîãî ðàñïðå- äåëåíèÿ. Ïðè êîíå÷íûõ òåìïåðàòóðàõ âäàëè îò êðèòè- ÷åñêèõ � 01, åñëè W0 ìàëî, è â ýòîì ñëó÷àå, êàê ñëåäóåò èç îáùåé ôîðìóëû (5) ñ ó÷åòîì (3), ïðî- âîäèìîñòü ñèñòåìû â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäè- êóëÿðíîì ñëîÿì, ñòðåìèòñÿ ê íóëþ ïî àñèìï- òîòè÷åñêîìó çàêîíó ( ) W0 3 . Èìåííî ýòèì îáñòîÿòåëüñòâîì îáúÿñíÿåòñÿ òî, ÷òî, êàê ïðàâè- ëî, â ñëîèñòûõ çàðÿäîâî-óïîðÿäî÷åííûõ êðèñòàë- ëàõ àíèçîòðîïèÿ ïðîâîäèìîñòè íà 2–4 ïîðÿäêà ïðåâûøàåò àíèçîòðîïèþ ýôôåêòèâíûõ ìàññ [4]. Çàêëþ÷åíèå Ïîêàçàíî, ÷òî ñòðóêòóðíûé ôàçîâûé ïåðåõîä, ñâÿçàííûé ñ ìåæñëîåâûì çàðÿäîâûì óïîðÿäî÷å- íèåì, ïðèâîäèò ê òåìïåðàòóðíîé èíâåðñèè ìàãíè- òîñîïðîòèâëåíèÿ â ñëîèñòûõ ñòðóêòóðàõ ñ íèçêè- ìè êðèòè÷åñêèìè òåìïåðàòóðàìè ïåðåõîäîâ. Â äîêðèòè÷åñêîé îáëàñòè ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå òà- êèõ ñòðóêòóð îòðèöàòåëüío è äîñòèãàåò ìàêñè- ìàëüíîé ïî ìîäóëþ âåëè÷èíû ïðè òåìïåðàòóðàõ, áëèçêèõ ê êðèòè÷åñêèì. Ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå æå ñòðóêòóð ñ âûñîêèìè êðèòè÷åñêèìè òåìïåðàòó- ðàìè ñòðóêòóðíûõ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ ïîëîæè- òåëüíî. Ñòðóêòóðû, äëÿ êîòîðûõ ïëîòíîñòü ñî- ñòîÿíèé íà óðîâíå õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà è íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ òåïëîåìêîñòü íå çàâèñÿò îò ïàðàìåòðà óïîðÿäî÷åíèÿ, äîëæíû èìåòü íåîñöèë- ëèðóþùóþ ÷àñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ, áëèç- êóþ ê íóëþ. Ïðè ïåðåõîäå ê ïîëíîìó óïîðÿäî÷åíèþ ïðîâî- äèìîñòü ñëîèñòîé ñòðóêòóðû â íàïðàâëåíèè, ïåð- ïåíäèêóëÿðíîì ñëîÿì, ñòðåìèòñÿ ê íóëþ ïî çàêî- íó ( ) W0 3 . 1. À. È. Êîíîíîâ, Þ. Â. Êîïàåâ, ÔÒÒ 16, 1122 (1974). 2. Ý. À. Ïàøèöêèé, À. Ñ. Øïèãåëü, ÔÍÒ 4, 976 (1978). 3. J. M. Harper and T. H. Geballe, Phys. Lett. A54, 27 (1975). 4. C. Zeller, G. M. T. Foley, E. R. Falardeau, and F. L. Vogel, Mat. Sci. Eng. 31, 255 (1977). 5. À. À. Ìàìàëóé, È. Í. Ñàáëèí, ÔÍÒ 27, 738 (2001). 6. Ï. Â. Ãîðñêèé, ÔÍÒ 14, 1229 (1988) (àííîòàöèÿ ðóêîïèñè, äåïîíèðîâàííîé â ÂÈÍÈÒÈ 19 àïðåëÿ 1988 ã., ¹ 2981-Â88). 7. Ï. Â. Ãîðñêèé, Âåñòíèê Õàðüêîâñêîãî óíèâåð- ñèòåòà, ¹227 (1982), c. 33. 8. Â. Ô. Ãàíòìàõåð, È. Á. Ëåâèíñîí, Ðàññåÿíèå íî- ñèòåëåé òîêà â ìåòàëëàõ è ïîëóïðîâîäíèêàõ, Íàóêà, Ìîñêâà (1984). 9. Ï. Â. Ãîðñêèé, ÔÍÒ 12, 584 (1986). Low-temperature inversion of magnetoresistance in charge-ordered layered superstructures P. V. Gorskyi The nonoscillatory part of the layered charge-ordered crystals magnetoresistance is investigated for the case where the electron lifetime is reciprocal to the electron density of states. The probability of magnetoresistance inversion versus current carrier concentration, temperature, magnetic field strength and ef- fective attraction, resulting in charge order- ing, is proved. Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 10 1077 Èíâåðñèÿ ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ â ñâåðõñòðóêòóðàõ

Низкотемпературная инверсия магнитосопротивления в зарядово-упорядоченных слоистых сверхструктурах

Institution

Ähnliche Einträge