Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Электрические свойства силицидов FeSi

01.06.2019


Много работ посвящено изучению электрических и термоэлектрических свойств моносилицида железа.

Первые данные Никитина (о = 0,85*10в3 ом-1*см-1, а+9 мкв/град) в последующем не были подтверждены. He исключена возможность, что они относились к неоднофазным препаратам.

Игишев, по-видимому, впервые изучал температурную зависимость (20—1000°С) электропроводности FeSi, выплавленного из технически чистых материалов (99,6% Fe, 98,8% Si). Он нашел, что о = 5*10в3 ом-1*см-1 при 20° С и монотонно растет при повышении температуры, а т. э. д. с. по отношению к хромелю положительна и довольно быстро уменьшается при нагревании.

Нешпор и Самсонов сообщили следующие характеристики FeSi, полученные на спеченных образцах: о = 3,8*10в3 ом-1*см-1 и Rх = +0,87*10в-4 см3/к. На образцах, сходных по методике синтезирования, Нешпор и Юпко установили, что о = 4,8*10в3 ом-1*см-1 и а = +4 мкв/град.

Необычные электрические свойства моносилицида железа, приготовленного прямым сплавлением из высокочистых материалов, были обнаружены при низких температурах. В частности, Андреева и Сидоренко показали, что при понижении температуры от комнатной электросопротивление увеличивается, следуя в интервале температур от 80 до 200° К экспоненциальному закону р = р0ехр [Eр/2k0T], где Ер = 0,05 эв.
Электрические свойства силицидов FeSi

Вольф и соавторы исследовали препараты, выплавленные из весьма чистых компонентов. Образцы для исследования зависимости р(T), a(T) и Rx(T) вырезались как из монокристалла, вытянутого из расплава, так и из поликристаллических стержней после двух-и четырехкратной зонной очистки. Удельные электросопротивления всех исследованных образцов оказались идентичными выше 100°K (рис. 133, а). В интервале температур от 100 до 160° К удовлетворительно выполнялась зависимость р=ехр[Ер/2k0T], где Ер = 0,055 эв, сменявшаяся при температурах выше комнатной монотонным ростом р(Т), несильно отличающимся от линейного. Экспериментальные результаты в интервале температур 100—160° К также неплохо описываются соотношением р=Т-3. Наоборот, при более низких температурах (менее 100° К) сопротивление образца, вырезанного из монокристалла, следовало закону р=Т-1/2, а для образцов после зонной очистки -р=Т-3/2. Трудно сказать, является ли разница в поведениии р(Т) для исследованных образцов при температурах 2—100°K следствием различной чистоты и состава (в пределах области гомогенности моносилицида) или, наконец, анизотропии самого монокристалла.

Данные о зависимости а(T), установленные, представлены на рис. 133,б. При температурах выше комнатной а мало и положительно, а при более низких имеет неглубокий минимум (с отрицательными значениями а) и высокий максимум вблизи 50° К. В этих условиях для зонноочищенных образцов аmах = +480 мкв/град. Коэффициент Холла (Rх) оказался отрицательным при всех температурах и равным — 1,0*10в-3 см3/к при 300°К и -1,1*10в-1 см3/к при 4,2°К. В магнитном поле 1,2 Ma/м коэффициенты магнетосопротивления, магнето-Зеебека эффекта и эффекта Нернста (Q) оказались меньше величин, доступных для измерения: Ар/р < 10в-4, AS/S < 10в-3 (в максимуме), Q < 10в-2 см2/(сек*град). Влияние толщины образцов (от 0,25 до 0,02 см) на а также не было замечено даже при низких температурах.

Подробное исследование коэффициентов переноса в FeSi (a, a, Rх и Q — коэффициента Нернста — Эттингсгаузена) было проведено Кайдановым с соавторами. Свойства изучались в интервале температур от 100 до 450° К на монокристаллических образцах, синтезированных из карбонильного железа В-3 (0,0001% примесей) и чистого кремния (99,999% Si). В работе исследовались не только образцы эквиатомного состава, но и препараты, содержащие небольшой избыток железа или кремния. При этом выяснилось, что добавка первого слегка снижает электропроводность при низких температурах, а второго — увеличивает ее. Коэффициент т. э. д. с. сильно меняется с составом, но общий характер его зависимости от температуры оказался принципиально таким же, как в работе. Холловские концентрации (1/е[R]) оказались равными n = 1*10в21 см-3 (80°К) и n = 3,5*10в22 см-3 (400°К) и несколько увеличивающимися в области низких температур при добавке железа. Холловские подвижности носителей были малы и составляли 1—2 см2/в*сек. Единственные в литературе данные по эффекту Нернста — Эттингсгаузена для FeSi приведены на рис. 134.

He останавливаясь пока на обсуждении результатов работ, отметим, что электропроводность, т. э. д. с. и коэффициент Холла моносилицида железа измерялись неоднократно и в последующие годы. Все они подтвердили полупроводниковую природу FeSi, проявляющуюся при низких температурах. Существенным отличием является, пожалуй, лишь то, что в некоторых случаях на однофазных образцах моносилицида железа не обнаруживается смена знака а с отрицательного на положительный при снижении температуры от 300 до 100° К, а наблюдается быстрый рост отрицательных значений коэффициента т. э. д. с., достигающего — 39,4 мкв/град при 80° К. Это отличие скорее всего связано не с различной чистотой образцов по отношению к посторонним примесям, а с различным содержанием основных компонентов в е-фазе. В связи с этим требуется прецизионное исследование термоэлектрических свойств на образцах строго контролируемого состава. Как будет видно из дальнейшего, малые изменения состава е-фазы в родственной системе Co-Si действительно существенно меняют величину т.э.д.с.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: