NbS3 - уникальный квазиодномерный полупроводник с тремя пайерлсовскими переходами

5. Одномерные и нульмерные системы

NbS3 - уникальный квазиодномерный полупроводник с тремя пайерлсовскими переходами.

(представляющий автор), ,

ИРЭ им. РАН, ул. Моховая, 11-7, Москва, 125009, Россия

, , эл. почта: *****@***ru

NbS3 II фазы известен как квазиодномерный полупроводник с волной зарядовой плотности (ВЗП) с самой высокой температурой пайерлского перехода TP1=360 K [1]. Однако из-за многофазности (в основном вырастала фаза I без ВЗП) это соединение надолго было практически забыто. Недавно были установлены условия стабильного роста II фазы NbS3. При этом в кристаллах субмикронной толщины ВЗП проявляет наибольшую когерентность. [2]. В докладе будет рассказано об основных свойствах этого уникальног соединения:

1) Наблюдаются 3 пайерлсовских перехода: TP0=620 K, TP1=360 K и TP2=150 K. При этом фаза II может существовать (в зависимости от условий роста) в виде 2-х подфаз: низкоомной, с тремя переходами, и высокоомной, без перехода при TP2.

2) С помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) высокого разрешения в высокоомной подфазе обнаружено удвоение периода вдоль направления a (поперёк цепочек) [2]. В ПЭМ атомарного разрешения впервые получено 3-х мерное изображение ВЗП при комнатной температуре. Обнаружена доменная структура с характерными размерами ~ 10 нм.

3) При 200 K≲T<TP1 K наблюдается нелинейная проводимость с резкими пороговыми полями [3]. Изучение воздействия СВЧ излучения на ВЗП (ступенек Шапиро) показало высокую степень её синхронизации (до 100%), что говорит о её высокой когерентности. «Фундаментальное отношение» (ток ВЗП к частоте) не зависит от образа. Из величины этого отношения получено, что заряд переносится только одной цепочкой на ячейку. Получена рекордная частота синхронизации ВЗП, 20 ГГц. ВАХ при T<TP2 также показали резкие пороги и высокую степень синхронизации ВЗП, однако фундаментальное отношение зависит от образца и может быть ниже «комнатного» в 200 раз. Причина этого не выяснена до сих пор.

4) Обнаружен эффект увеличения когерентности ВЗП при асинхронном СВЧ облучении [3] (частота облучения много больше, чем фундаментальные частоты в исследуемых токовых диапазонах) и одноосном растяжении [4]. Растяжение приводит также к уменьшению линейного (квазичастичного) сопротивления образца (приблизительно в два раза при 1 % деформации), т. е. NbS3 обладает значительным пьезосопротивлением.

5) Разработана методика приготовления контактов методом наносварки: нанесение платины в установке ФИП (фокусированные электронные пучки) на структуру нанокристалл NbS3-металл. Это может стать шагом к интеграции вискеров NbS3 в планарную технологию.

Работа проводилась при поддержке грантов РФФИ (14-02-01240, 14-02-92015 и 14-02-01236), РНФ (14-19-01644, 14-19-01164), Президиума и ОФН РАН.

Литература

[1] Z. Z. Wang et al., Phys. Rev. B 40, 11589 (1989).

[2] S. G. Zybtsev, V. Ya. Pokrovskii et al., Physica B 407, 1696 (2012)

[3] S. G. Zybtsev, V. Ya. Pokrovskii, Phys. Rev. B 88, 125144 (2013)

[4] S. G. Zybtsev, V. Ya. Pokrovskii, Physica B 460, 34 (2015)