Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Модели электронного строения силицидов CrSi и MnSi

01.06.2019

Анализ электронного строения моносилицидов хрома и марганца начнем с обсуждения их транспортных свойств. Расчет характеристических параметров энергетической полосы был выполнен на основе данных о коэффициентах переноса, полученных на одинаковых образцах в сравнительно широком интервале температур. Отметим прежде всего весьма слабые температурные зависимости Rx, dp/dT и монотонный рост |а| при нагреве в интервале от 80 до 200° К. Эти обстоятельства позволяют считать, что в этих условиях явления переноса в CrSi и MnSi могут быть описаны в рамках однозонной модели. При этом в CrSi (Rx и а меньше 0) полоса занята менее чем на половину, а в MnSi (Rx и а больше 0) — более чем на половину.

С учетом сказанного, в приближении изотропности полосы с квадратичным законом дисперсии рассчитывался ряд характеристических параметров. Предполагалось также, что рассеяние носителей осуществляется на акустических фононах, как это имеет место в случае CoSi. Для расчетов использовались обычные формулы, справедливые для случая стандартной полосы:
Модели электронного строения силицидов CrSi и MnSi

Результаты расчетов (табл. 38) — большие эффективные массы, значительные концентрации и низкие подвижности носителей, а также малые удаления уровня Ферми от краев полос — свидетельствуют о высокой плотности состояний вблизи уровня Ферми в энергетических полосах рассматриваемых моносилицидов.

Примененная для обработки данных при низких температурах модель стандартной полосы требует постоянства Rx и монотонного роста |а| при повышении температуры. С этой точки зрения представлялось непонятным некоторое изменение Rx при повышении температуры выше 200° К и экстремальный характер изменения а для моносилицидов хрома и марганца (см. рис. 132,6, в). Это, по-видимому, говорит о том, что при высоких температурах ширины узких подполос в CrSi и MnSi оказываются сравнимыми с k0T и соотношения (8)—(10) перестают быть справедливыми. В этих условиях более подходящими оказываются формулы Caмойловича и Клингера. Согласно данным, в металле с примитивной кубической решеткой и узкой, изотропной и параболической полосой положение уравнения Ферми определяется выражением

Начало отсчета связывается с серединой полосы.

В предположении независимости времени релаксации (т) от энергии коэффициенты переноса описываются формулами:

Приведенные выражения справедливы при b<0,5.

Формулы (11)—(14) позволили вычислить некоторые параметры, не рассчитываемые в модели стандартной полосы (табл. 38). При этом выяснилось, что узкополосное приближение для CrSi и MnSi (b<0,5) справедливо лишь при высоких температурах Т больше 300°К. Другими словами, подполосы, в рассматриваемых соединениях при низких температурах можно считать широкими (по сравнению с koТ), а при высоких — узкими. Ширины подполос оказались равными: DCrSi = 0,25 эв, DMnSi = 0,2 эв, а степени их заполнения (с учетом вырождения по спину) — (n/2n0)CrSi = 0,46 и (n/2n0)MnSi = 0,69 (т. е. близкими к 1/2 и 3/4 соответственно).

Следует отметить, что модельные представления, использованные в этих расчетах, являются довольно грубыми, что заставляет относиться к полученной информации о параметрах энергетической полосы, как к полу-количественной. Однако основные черты подполос в CrSi и MnSi, по-видимому, подмечены правильно.

Дополнительное подтверждение малой ширины подполос в моносилицидах хрома и марганца следует и из более ранних работ, посвященных изучению их магнитных свойств. Как отмечалось в настоящем параграфе, эти соединения обнаруживают значительный парамагнетизм, заметно убывающий с ростом температуры. При этом плохое выполнение закона Кюри — Вейсса может служить указанием на размытие энергетических уровней, с которыми связано магнитное поведение CrSi и MnSi, в узкие полосы, ширина которых, с одной стороны, мала для того, чтобы магнетизм был паулиевским, а с другой, достаточно велика, чтобы закон Кюри—Вейсса не выполнялся точно и заметно проявлялись эффекты вырождения электронного газа.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: