Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Модели электронного строения силицида FeSi

01.06.2019

Необычный характер температурной зависимости магнитной восприимчивости моносилицида железа при отсутствии магнитного упорядочения заставил обратить внимание на изменения электронного строения FeSi при повышении температуры. Первая качественная модель этих изменений сводилась к следующей идее. Предполагалось, что при низких температурах, когда магнитный момент ничтожен, четыре из восьми электронов железа участвуют в образовании связей с кремнием, не давая вклада в температурно-зависимую часть парамагнетизма, а четыре оставшихся занимают квазиатомные состояния и тоже дают нулевой суммарный спин. Далее в этой модели постулируется, что повышение температуры приводит к возбуждению части электронов из квазиатомных состояний, обусловливающему появление магнитного момента.

Более детально причины этого обстоятельства начали проясняться после подробного изучения электрофизических свойств моносилицида железа. В частности, выяснилось, что в его энергетическом спектре имеется узкая щель (— 0,05 эв), разделяющая подполосы занятых и свободных состояний. Появление магнитного момента связывалось с образованием дырок в нижней подполосе при активации электронов проводимости в верхнюю подполосу. Результаты изучения температурных зависимостей параметров мессбауэровских спектров Fe57 и найтовского сдвига для Si29 существенно подкрепили предположения о наличии узкой щели в спектре FeSi и позволили заключить, что разделяемые состояния имеют различную симметрию.

Вольф и соавторы на основании изучения явлений переноса в FeSi в широком интервале температур пришли к выводу, что наиболее вероятно касание или даже очень небольшое перекрытие подполос при равенстве концентраций электронных и дырочных носителей. Существование узкой щели представляется этим авторам менее вероятным из-за того, что в интервале температур 2—80° К зависимость сопротивления от температуры лучше описывается не экспоненциальной, а степенной функцией (см. рис. 133, а). В этих условиях значительное перекрытие полос в FeSi, предполагавшееся Асанабе, вряд ли имеет место. Существенно также, что Вольф и соавторы отмечают большую подвижность и меньшую эффективную массу электронов по сравнению с аналогичными характеристиками дырочных носителей. И, наконец, положительный знак коэффициента т. э. д. с. FeSi при низких температурах связывается в работе с тем, что длинноволновые фононы сильнее взаимодействуют с менее подвижными дырками, чем с электронами, вызывая большой положительный вклад в а.

Интересные модели для количественной интерпретации магнитной восприимчивости FeSi и разницы теплоемкостей моносилицидов железа и кобальта предложены Жаккарино и соавторами. Одна из них предполагает существование в спектре FeSi двух исчезающе узких полос с гигантской плотностью состояний, разделенных малой щелью шириной 2Д с очень низкой плотностью состояний. Уровень Ферми располагается посредине между пиками. Предполагается также, что нижняя подполоса полностью занята вблизи 0° К и повышение температуры активирует электроны в верхнюю подполосу. Молярная восприимчивость в этой модели оказывается равной
Модели электронного строения силицида FeSi

Формула (15) хорошо описывает рост восприимчивости при низких температурах и ее падение при высоких. К сожалению (отмечают авторы), предложенная модель не позволяет понять транспортных свойств моносилицида железа.

Другая рассмотренная в работе модель (локализованных моментов) исходит из того, что имеется основное состояние атомов Fe без магнитного момента (S=0, S — суммарный спин) и возбужденное — со спином (S=/=0), отделенное от основного щелью шириной Д. Утверждается, что молярная восприимчивость в этом случае может быть вычислена по формуле

Наилучшее совпадение расчета по формуле (16) с экспериментальными данными в широком интервале температур достигается при S = 1/2, g = 3,92 и A/k0 = (750±5)°К; несколько худшее — при S = 1, g = 2,17 и A/k0 = (795±5)°К. При температурах T
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: