7. Примеси и дефекты

ДВУХЭЛЕКТРОННЫЙ ОБМЕН МЕЖДУ НЕЙТРАЛЬНЫМИ

И ИОНИЗОВАННЫМИ U-МИНУС ЦЕНТРАМИ ОЛОВА

В ХАЛЬКОГЕНИДАХ СВИНЦА

А. В. Марченко1, 1, 1,

1, 2

1 Российский государственный педагогический университет им. , набережная реки Мойки, Санкт-Петербург, 191186, Россия

2 Национальный университет Узбекистана, Ташкент, ВУЗ городок 174

, эл. почта: *****@***ru

Идеология двухэлектронных центров с отрицательной корреляционной энергией (U-минус центров) широко используется для объяснения электрических и магнитных свойств кристаллических и стеклообразных полупроводников. Перспективным методом идентификации U-минус центров в кристаллических и стеклообразных полупроводниках оказалась мессбауэровская спектроскопия. В частности, методом мессбауэровской спектроскопии на изотопе 119Sn было показано, что в халькогенидах свинца (PbS, PbSe) примесные атомы олова изоэлектронной замещают атомы свинца и образуют U-минус центры донорного типа, были также определены параметры микроскопической модели U-минус центров олова [1]. Однако остается открытым вопрос о возможности существования электронного обмена между нейтральными и ионизованными U-минус центрами в полупроводниках и сверхпроводниках.

Настоящая работа посвящена исследованию процесса электронного обмена между нейтральными и ионизованными донорными U-минус центрами олова в в частично компенсированных дырочных твердых растворах Pb0.96Sn0.02Na0.01Tl0.01S и Pb0.965Sn0.015Na0.01Tl0.01Se методом эмиссионной мессбауэровской спектроскопии на изотопах 119mmSn(119mSn) с использованием резонансного детектора. Сделана также попытка обнаружить электронный обмен между разновалентными центрами олова в стекле (As2Se3)0.3(GeSe)0.6(SnSe)0.1.

Энергия активации процесса электронного обмена между нейтральными и ионизованными донорными U-минус центрами олова для твердых растворов Pb0.96Sn0.02Na0.01Tl0.01S сравнима с глубиной залегания энергетических уровней олова в запрещенной зоне PbS и составляет 0.11(2) эВ, тогда как для твердых растворов Pb0.965Sn0.015Na0.01Tl0.01Se энергия активации указанного процесса сравнима с корреляционной энергией донорных U-минус центров олова в PbSe и составляет 0.05(1) эВ. Сделан вывод, что обмен осуществляется путем переноса одновременно двух электронов и реализуется с использованием состояний валентной зоны.

Для стеклообразного сплава (As2Se3)0.3(GeSe)0.6(SnSe)0.1, содержащего четырехвалентное шестикоординированное олово (однократно ионизованный донорный центр) и двухвалентное трехкоординированное олово (однократно ионизованный акцепторный центр) вплоть до температуры 480 К не отмечено признаков электронного обмена между разновалентными состояниями олова, что объясняется нахождением центров двухвалентного и четырехвалентного олова в различных координационных состояниях.

Литература

[1] Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия. Примеси и радиационные дефекты в полупроводниках. Palmarium Academic Publishing. Saarbrücken. 192 c. 2014.