Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении
На монокристаллических образцах CdSnAs₂ исследованы удельное электросопротивление и коэффициент Холла при гидростатическом давлении до 9 GPa. Измерения проведены при подъеме и сбросе давления в области комнатных температур на образцах двух типов: легированных медью и специально нелегированных. Проан...
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2003
|
| Schriftenreihe: | Физика и техника высоких давлений |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167956 |
| 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: | Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении / А.Ю. Моллаев, Р.К. Арсланов, М.И. Даунов, Л.А. Сайпулаева // Физика и техника высоких давлений. — 2003. — Т. 13, № 1. — С. 29-33. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-167956 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1679562020-04-18T01:26:17Z Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении Моллаев, А.Ю. Арсланов, Р.К. Даунов, М.И. Сайпулаева, Л.А. На монокристаллических образцах CdSnAs₂ исследованы удельное электросопротивление и коэффициент Холла при гидростатическом давлении до 9 GPa. Измерения проведены при подъеме и сбросе давления в области комнатных температур на образцах двух типов: легированных медью и специально нелегированных. Проанализирована динамика изменения электросопротивления и коэффициента Холла с повышением давления. При P = 4.2 GPa обнаружен необратимый фазовый переход, сопровождающийся разложением вещества. По модели гетерофазная структура-эффективная среда рассчитано изменение фазового состава с ростом давления в области фазового перехода. Hall coefficient and specific electroresistance have been investigated in monocrystalline samples of CdSnAs₂ at hydrostatic pressure up to 9 GPa. The measurements have been carried out on samples of two types: doped by copper and specially undoped ones at increase and decrease of pressure in the room-temperature range. The dynamics of changes in specific electroresistance and Hall effect change with pressure increase has been analyzed. Irreversible phase transition accompanied by the decomposition of the material has been revealed at P = 4.2 GPa. The change of phase composition with pressure increase in the region of phase transition is calculated by the heterophase structure-effective medium model. 2003 Article Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении / А.Ю. Моллаев, Р.К. Арсланов, М.И. Даунов, Л.А. Сайпулаева // Физика и техника высоких давлений. — 2003. — Т. 13, № 1. — С. 29-33. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 72.20.-i http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167956 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
На монокристаллических образцах CdSnAs₂ исследованы удельное электросопротивление и коэффициент Холла при гидростатическом давлении до 9 GPa. Измерения проведены при подъеме и сбросе давления в области комнатных температур на образцах двух типов: легированных медью и специально нелегированных. Проанализирована динамика изменения электросопротивления и коэффициента Холла с повышением давления. При P = 4.2 GPa обнаружен необратимый фазовый переход, сопровождающийся разложением вещества. По модели гетерофазная структура-эффективная среда рассчитано изменение фазового состава с ростом давления в области фазового перехода. |
| format |
Article |
| author |
Моллаев, А.Ю. Арсланов, Р.К. Даунов, М.И. Сайпулаева, Л.А. |
| spellingShingle |
Моллаев, А.Ю. Арсланов, Р.К. Даунов, М.И. Сайпулаева, Л.А. Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении Физика и техника высоких давлений |
| author_facet |
Моллаев, А.Ю. Арсланов, Р.К. Даунов, М.И. Сайпулаева, Л.А. |
| author_sort |
Моллаев, А.Ю. |
| title |
Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении |
| title_short |
Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении |
| title_full |
Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении |
| title_fullStr |
Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении |
| title_full_unstemmed |
Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении |
| title_sort |
явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| publishDate |
2003 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/167956 |
| citation_txt |
Явления переноса и фазовые превращения в диарсениде кадмия-олова при высоком давлении / А.Ю. Моллаев, Р.К. Арсланов, М.И. Даунов, Л.А. Сайпулаева // Физика и техника высоких давлений. — 2003. — Т. 13, № 1. — С. 29-33. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Физика и техника высоких давлений |
| work_keys_str_mv |
AT mollaevaû âvleniâperenosaifazovyeprevraŝeniâvdiarsenidekadmiâolovaprivysokomdavlenii AT arslanovrk âvleniâperenosaifazovyeprevraŝeniâvdiarsenidekadmiâolovaprivysokomdavlenii AT daunovmi âvleniâperenosaifazovyeprevraŝeniâvdiarsenidekadmiâolovaprivysokomdavlenii AT sajpulaevala âvleniâperenosaifazovyeprevraŝeniâvdiarsenidekadmiâolovaprivysokomdavlenii |
| first_indexed |
2025-07-15T02:04:06Z |
| last_indexed |
2025-07-15T02:04:06Z |
| _version_ |
1837676699819442176 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1
29
PACS: 72.20.i
А.Ю. Моллаев, Р.К. Арсланов, М.И. Даунов, Л.А. Сайпулаева
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
В ДИАРСЕНИДЕ КАДМИЯОЛОВА ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ
Институт физики Дагестанского научного центра РАН
Россия, 367003, г. Махачкала, ул. М. Ярагского, 94
E-mail: kamilov@datacom.ru, mollaev@datacom.ru
На монокристаллических образцах CdSnAs2 исследованы удельное электросопротив-
ление и коэффициент Холла при гидростатическом давлении до 9 GPa. Измерения
проведены при подъеме и сбросе давления в области комнатных температур на об-
разцах двух типов: легированных медью и специально нелегированных. Проанализи-
рована динамика изменения электросопротивления и коэффициента Холла с повы-
шением давления. При P = 4.2 GPa обнаружен необратимый фазовый переход, со-
провождающийся разложением вещества. По модели гетерофазная структу-
раэффективная среда рассчитано изменение фазового состава с ростом давления
в области фазового перехода.
Введение
Основной целью настоящей работы является исследование энергетическо-
го спектра и фазовых превращений в CdSnAs2, который является ближайшим
электронным кристаллохимическим аналогом бинарного электронного арсе-
нида индия. Ранее [1–4] была изучена зонная структура и фазовые переходы
на поликристаллических образцах в диапазоне давлений 0
10 GPa.
В работе [1] по исследованиям транспортных явлений при давлениях
P 1.5 GPa был обнаружен глубокий акцепторный уровень на хвосте плот-
ности состояний сильно компенсированного и легированного диарсенида
кадмия–олова. Авторы [2] сделали предположение о существовании еще не-
скольких уровней дефектов. Л.Г. Хвостанцев с сотрудниками, исследуя фазо-
вое равновесие методом закалки под давлением P 10 GPa и температуре
500C, обнаружили, что фаза II распадается на SnAs, Cd3As2 и As [3]. Изме-
рения электросопротивления на прессованных порошках CdSnAs2 при квази-
гидростатическом давлении до 10 GPa показали наличие фазовых переходов
в диапазоне давлений 3.54.5 GPa [4].
Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1
30
Таблица
Коэффициент Холла и удельная электропроводность исследованных образцов CdSnAs2
при комнатной температуре и атмосферном давлении
Номер
образца
Образцы –RH, cm3/C 0, ·cm
1 442.3 4.79
2 CdSnAs2Cu 268.0 4.45
3 268.0 20.27
4 CdSnAs2 3.27 769
5 0.98 3872
В настоящей работе методом измерения удельного сопротивления и ко-
эффициента Холла исследованы энергетический спектр и фазовые превраще-
ния CdSnAs2 при комнатной температуре и гидростатическом давлении до 9
GPa при подъеме и сбросе давления. Измерены образцы двух типов: легиро-
ванные медью (n 1016 cm) и специально нелегированные (n
1018 cm). Полученные основные характеристики представлены в таблице,
где RH – коэффициент Холла, – удельная электропроводность.
Методика и техника эксперимента
Для достижения цели, поставленной в настоящей работе в развитие мето-
дики [5], разработано устройство, позволяющее исследовать гальваномаг-
нитные эффекты при гидростатическом давлении [6]. В качестве измеритель-
ной ячейки использовали катленитовый тороид, в отверстие которого поме-
щена фторопластовая капсула с жидкостью. В капсуле находится миниатюр-
ный многовитковый соленоид (H 500 Oe). Конструкция ячейки позволяет
вводить в рабочий объем до 12 электровводов. Давление генерировали пресс-
установкой номинальным усилием 630 MN. Устройство дает возможность
использовать серийно выпускаемые аппараты высокого давления типа «пло-
ская наковальня с лункой». Образцы CdSnAs2 вырезали из цельных блоков,
шлифовали и травили. Они имели размеры 2.50.8
0.5 mm.
Результаты эксперимента и их обсуждение
На барических зависимостях удельного сопротивления диарсенида кад-
мия–олова при подъеме давления можно выделить 3 области. В легирован-
ных примесью меди монокристаллах CdSnAs2 (n 1016 cm) (рис. 1,а) пер-
вая область характеризуется ростом удельного электросопротивления почти
на порядок при увеличении давления до P 1.5 GPa, что связано с убывани-
ем концентрации носителей в зоне проводимости. В диапазоне давлений P =
1.54 GPa на барических зависимостях (P) наблюдается насы-
Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1
31
a б
Рис. 1. Зависимость удельного сопротивления CdSnAs2Cu (а) и CdSnAs2 (б) от дав-
ления (номера кривых соответствуют номерам образцов в таблице)
щение, что свидетельствует о вымораживании электронов зоны проводимо-
сти в акцепторной зоне. Согласно выражению Paa 0 (где 0
a =
= 30 meV – энергия акцепторного уровня; = 120 meV/GPa – барический ко-
эффициент ширины запрещенной зоны) с ростом давления дно зоны прово-
димости удаляется от акцепторной зоны со скоростью, равной барическому
коэффициенту ширины запрещенной зоны. Это объясняется тем, что концен-
трация акцепторных центров больше концентрации электронов зоны прово-
димости и проводимость в основном определяется вкладом дырок ак-
цепторной зоны, причем дырочная проводимость мало чувствительна к воз-
действию давления. Коэффициент Холла возрастает по абсолютной величине
и проходит через максимум. Отсутствие инверсии знака коэффициента Холла
объясняется тем, что отношение подвижностей 1 aeb (где e – под-
вижность электронов зоны проводимости; a – подвижность дырок акцеп-
торной зоны). Известно, что электронный вклад в коэффициент Холла (RH ~
b2) существеннее, чем в электропроводность ( ~ b).
В специально нелегированных кристаллах CdSnAs2 (n 1018 cm)
(рис. 1,б) в первой области удельное сопротивление растет слабо при увели-
чении давления до P 1 GPa ввиду уменьшения подвижности носителей с
ростом давления. В диапазоне давлений P = 14 GPa зависимость (P) резко
усиливается, что значительно превышает эффект, обусловленный убыванием
подвижности, который наблюдался ранее в работе [2]. Этот факт свидетель-
ствует о существовании квазилокальных уровней дефектов в глубине зоны
проводимости (предположительно донор – уровень энергии структурного
дефекта вакансии As, расположенного на 0.15–0.18 eV выше дна зоны прово-
димости). Во всех исследованных образцах при давлении P 4.2 GPa проис-
ходит скачкообразное убывание удель-ного электросопротивления, т.е. на-
блюдается структурный фазовый переход (рис. 1). После сброса давления за-
Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1
32
висимость (Р) меняется слабо, т.е. имеет
место необратимый фазовый переход. Рент-
геноструктурные исследования показали, что
наблюдаются, по крайней мере, 6 рефлексий.
Таким образом, мы имеем необратимый фа-
зовый переход, сопровождающийся разло-
жением вещества.
Согласно модели гетерофазная структура–
эффективная среда [7] рассчитана барическая
зависимость относительного объема исход-
ной фазы I C1 = V1/V от давления (рис. 2), где
V = V1 + V2, V1 – объем исходной фазы I, V2 –
объем образующейся фазы II.
Заключение
В заключение отметим, что на барических зависимостях CdSnAs2 выявле-
но три области (Р). В CdSnAs2Cu (образцы 1–3): 1) область (P
1.5 GPa) роста сопротивления, в которой происходит убывание концентра-
ции носителей; 2) область (P = 1.54 GPa) насыщения, которая объясняется
вымораживанием электронов зоны проводимости в акцепторной зоне; 3) об-
ласть фазового перехода. В CdSnAs2 (образцы 4, 5): 1) область слабой зави-
симости (Р), обусловленная уменьшением подвижности носителей;
2) область более резкой зависимости (Р), обусловленная наличием квазило-
кальных уровней в глубине зоны проводимости; 3) область фазового перехо-
да. Во всех исследованных образцах при P = 4.2 GPa наблюдается необрати-
мый фазовый переход, сопровождающийся разложением вещества.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фунда-
ментальных исследований. Грант № 02–02–17888.
1. М.И. Даунов, А.Б. Магомедов, В.И. Данилов, ФТП 25, 467 (1991).
2. М.И. Даунов, А.Б. Магомедов, А.Э. Рамазанова, Изв. вузов. Физика № 8, 98 (1986).
3. Л.Г. Хвостанцев, С.В. Попова, Г.Н. Степанов, ДАН СССР 206, 1342 (1972).
4. I.K. Kamilov, M.I. Daunov, A.B. Magomedov, A.Yu. Mollaev, S.M. Salikhov,
L.A. Saypulaeva, High Pressure Research 10, 437 (1992).
5. L.G. Khvostantsev, V.A. Sidorov, Phys. Status Solidi A64, 379 (1981).
6. А.Ю. Моллаев, Р.К. Арсланов, М.И. Даунов, А.Б. Магомедов, в сб.: Труды XVI на-
учного семинара «Влияние высокого давления на вещество», ИПМ НАН Украины,
Киев (1995), с. 146
7. М.И. Даунов, М.С. Буттаев, А.Б. Магомедов, СФХТ 5, 73 (1992).
Рис. 2. Зависимость относи-
тельного объема исходной фа-
зы C1(P) в CdSnAs2Cu (обра-
зец 1)
Физика и техника высоких давлений 2003, том 13, № 1
33
A.Yu. Mollaev, R.K. Arslanov, M.I. Daunov, L.A. Saypulaeva
TRANSFER PHENOMENA AND PHASE TRANSITIONS
IN CdSnAs2 AT HIGH PRESSURE
Hall coefficient and specific electroresistance have been investigated in monocrystalline
samples of CdSnAs2 at hydrostatic pressure up to 9 GPa. The measurements have been car-
ried out on samples of two types: doped by copper and specially undoped ones at increase
and decrease of pressure in the room-temperature range. The dynamics of changes in spe-
cific electroresistance and Hall effect change with pressure increase has been analyzed. Ir-
reversible phase transition accompanied by the decomposition of the material has been re-
vealed at P = 4.2 GPa. The change of phase composition with pressure increase in the re-
gion of phase transition is calculated by the heterophase structureeffective medium model.
Fig. 1. Dependence of specific electroresistance of CdSnAs2Cu (а) and CdSnAs2 (б) on
pressure. (In the Table, the curve numbers coincide with the numbers of samples)
Fig. 2. Dependence of the relative volume of initial phase C1(P) in CdSnAs2Cu (sample 1)
ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ �В ДИАРСЕНИДЕ КАДМИЯ(ОЛОВА ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ
TRANSFER PHENOMENA AND PHASE TRANSITIONS �IN CdSnAs2 AT HIGH PRESSURE
|