Вплив вакансій селену на електрофізичні властивості квазінизьковимірних систем NbSe2 та NbSe3 - Автореферат

Так, наприклад, низьковимірні системи з точковими дефектами можуть бути модельними по відношенню до високотемпературних надпровідників (наприклад, YBA2Cu3O7-x), для ґратки яких характерна наявність низьковимірних структурних елементів (квазіодновимірні Cu-О ланцюжки, квазідвовимірні CUO2 площини), що містять значну кількість точкових дефектів (вакансій). В той же час, питання повязані із утворенням і впливом власних точкових дефектів - вакансій на властивості низьковимірних систем до теперішнього часу залишаються відкритими. Таким чином, дослідження впливу вакансій на електрофізичні властивості низьковимірних систем являє собою важливу і актуальну задачу сучасної фізики твердого тіла, а паралельне вивчення квазідвовимірних (NBSE2) і квазіодновимірних (NBSE3) систем з однаковим хімічним складом дає можливість проводити порівняльний аналіз одержаних результатів з метою виділення внеску у властивості, що обумовлені розмірністю просторового розподілу атомів. Дисертаційна робота виконана на кафедрі загальної та експериментальної фізики Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” відповідно до планів науково-дослідних робіт за темами: М0613 “Дослідження структури і фізичних властивостей складних напівпровідникових матеріалів та можливостей їхнього практичного використання”, затвердженої Державним комітетом з науки й техніки України (номер державної реєстрації 0100U001692, термін виконання 1999-2002 р.); М0617 “Дослідження термодинамічних, кінетичних та оптичних властивостей дефектних кристалічних і аморфних систем різної вимірності та структурної стійкості”, затвердженої Державним комітетом з науки й техніки України (номер державної реєстрації 0103U001485, строк виконання 2003-2005 р); М0620 “Дослідження фазових перетворень та властивостей кристалічних і аморфних систем різної вимірності та структурної досконалості”, затвердженої Державним комітетом з науки й техніки України (номер державної реєстрації 0106U001466, строк виконання 2006-2008 р). Провести експериментальне дослідження впливу вакансій селену, зафіксованих у результаті швидкого охолодження, на температурну залежність електроопору зразків NBSE2 і NBSE3 в інтервалі температур 78 - 300 К, з метою встановлення характеру і виду температурної залежності вакансійного внеску в електроопір.Другий розділ “Вплив вакансій селену на електроопір NBSE3 і NBSE2 в інтервалі температур 300 - 550 К” присвячено експериментальному дослідженню температурних та температурно-часових залежностей електроопору монокристалів NBSE2 і NBSE3 і теплового розширення NBSE2 в інтервалі температур 300 - 550 К, встановленню природи дефектів, що утворюються, визначенню їх енергетичних параметрів. Після чотирьох послідовних витримок на повітрі при температурах 433, 463, 473 и 483 К протягом 20 хвилин при кожній температурі, зразок NBSE2 мав такий масовий склад: Se - 53,107 мас.%, Nb - 46,893 мас.%. Одержані значення параметрів ґратки дають можливість вважати, що у процесі дослідження після декількох високотемпературних витримок до температур 490 К зразки NBSE2 зберігають шарувату гексагональну структуру і зміна їх властивостей обумовлена наявністю вакансій селену. Кількісні відмінності значень електроопору при температурах вище 450 К та величин енергії утворення вакансій селену на зразках NBSE2 і NBSE3 в різних експериментальних серіях дали можливість зробити припущення, що утворення і еволюція вакансій селену у цих системах є складним процесом, а ефективна енергія активації може залежати від концентрації вакансій селену. В третьому розділі “Вплив вакансій селену на електроопір NBSE3 і NBSE2 в інтервалі температур 78 - 300 К” досліджено вплив вакансій селену на температурну залежність електроопору NBSE3 і NBSE2 в інтервалі 78 - 300 К з метою виділення температурної залежності вакансійного внеску в електроопір, а також визначення впливу вакансій селену на високотемпературний ХЗГ-перехід в NBSE3.За допомогою комплексного дослідження температурних залежностей опору NBSE3 і NBSE2 в різних середовищах (повітря, вакуум, аргон з парами селену) в інтервалі 300 - 550 К, досліджень відносної зміни лінійних розмірів NBSE2, а також рентгеноструктурних досліджень показано, що при термічній обробці NBSE3 і NBSE2 утворюються вакансії селену, які обумовлюють відхилення електроопору від лінійної залежності. Встановлено, що ефективна енергія утворення вакансій селену в квазідвовимірних монокристалах NBSE2, зменшується в залежності від часу витримки, тобто із зростанням концентрації вакансій селену. Це дало можливість зробити припущення, що при утворенні вакансій селену відбувається перерозподіл носіїв заряду по мірі зростання концентрації вакансій і, як наслідок, послаблення звязків Nb-Se і посилення звязків Nb-Nb, що узгоджується з даними з теплового розширення та зміною параметрів ґратки. Вперше на основі експериментальних даних з вимірювання температурних залежностей електроопору монокристалів NBSE2 і NBSE3 з вакансіями селену в інтервалі 78 - 300 К виявлено аномально велик

Основний зміст роботи