к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Полумагнитные полупроводники

  1. Общее понятие о полумагнитных полупроводниках
  2. Энергетический спектр зонных носителей заряда
  3. Магнитные свойства полумагнитных полупроводников
  4. Локализованные состояния полумагнитных полупроводников
  5. Кинетические явления в полумагнитных полупроводниках
  6. Оптические свойства полумагнитных полупроводников
  7. Литература по полумагнитным полупроводникам

Общее понятие о полумагнитных полупроводниках

Полумагнитные полупроводники (разбавленные магнитные полупроводники) - полупроводниковые тв. растворы, в к-рых осн. диамагн. кристаллич. решётка содержит нек-рое кол-во парамагн. примесных атомов. Концентрация последних не слишком велика, так что диполь-дипольное взаимодействие между их магн. моментами М мало. При этом расстояние между примесными атомами значительно больше постоянной решётки а, и они, в нек-ром приближении, подобны атомам идеального газа с магн. восприимчивостью 4004-38.jpg подчиняющимся Кюри закону .В роли магн. примесных атомов могут выступать атомы переходных элементов, лантаноидов и актиноидов, имеющие нескомпенсиров. электронный спин на 4004-39.jpgили d-оболочках (см. Парамагнетик ).Обменные эффекты при взаимодействии электронов проводимости или дырок с магн. примесными атомами приводят к возможности магн. фазовых превращений.

4004-45.jpg

Наиб. изучены соединения типа 4004-40.jpg и 4004-41.jpg (где 4004-42.jpg - Cd, Zn, Hg; 4004-43.jpg- Sn, Pb, Се; 4004-44.jpg - S, Se, Те; М - Мn, Fe, Eu), имеющие структуру ZnS, вюрцита и NaCl. Магн. ионы в этих полумагнитных полупроводниках (М)не создают состояний в запрещённой зоне полупроводника (рис. 1) (или вблизи точки вырождения зоны проводимости и валентной зоны у бесщелевых полупроводников), однако отличие их потенциала от потенциала замещённых ими ионов приводит к изменению электронного спектра [ширины запрещённой зоны (щели), эфф. массы носителей заряда т]. Наиб.4004-46.jpgисследованы как бесщелевые полумагнитные полупроводники 4004-47.jpg при x < 0,07 и 4004-52.jpg Se при x< 0,06), так и полумагнитные полупроводники с узкой и широкой запрещёнными зонами 4004-53.jpg при c > 0,07,4004-54.jpg

Рис. 2. Зависимость ширины запрещённой зоны 4004-48.jpg(в мэВ) у4004-49.jpg(вверху) и у бесщелевого полупроводника 4004-50.jpg (внизу) от содержания.

4004-51.jpg


Зависимости 4004-55.jpg от Т и c для тв. растворов полупроводников 4004-56.jpgхорошо описываются эмпирич. ф-лами (рис. 2):

4004-57.jpg

Возможность варьировать в широких пределах состав полумагнитных полупроводников (изменять х)позволяет плавно перестраивать электронную структуру от бесщелевого инверсного спектра до обычного 4004-58.jpg> 0).

Энергетический спектр зонных носителей заряда

Специфические свойства полумагнитных полупроводников обусловлены обменным взаимодействием зонных носителей заряда с электронами магн. ионов. Гамильтониан этого взаимодействия

4004-59.jpg

где4004-60.jpg- спиновые операторы зонных носителей и локализов. магн. моментов, 4004-61.jpg- интеграл обменного взаимодействия зонных носителей с электронами магн. ионов (r - пространств. координата); суммирование ведётся по всем узлам 4004-62.jpg занятым магн. ионами. Т. к. зонные носители взаимодействуют с большим числом локализов. магн. моментов, то4004-63.jpgможно заменить его термодинамич. средним 4004-64.jpg а суммирование по 4004-65.jpg- суммированием по всем узлам, умножив сумму в (1) на долю узлов, занятых магн. ионами. При этом энергетич. спектр носителей в полумагнитных полупроводниках вблизи краёв разрешённых зон 4004-66.jpg можно получить, добавив к гамильтониану, записанному в4004-67.jpgприближении4004-68.jpg В отсутствие магн. поля 4004-69.jpg и энергетич. спектр полумагнитных полупроводников аналогичен спектру соответствующего обычного полупроводника. В магн. поле энергия обменного взаимодействия 4004-70.jpg что приводит к перестройке энергетич. спектра носителей заряда. В полупроводниках с достаточно широкой запрещённой зоной энергетич. интервалы между соседними квантовыми уровнями (орбитальное квантование энергии носителей) удовлетворяют условию

4004-71.jpg - циклотронная частота).

Тогда можно пренебречь орбитальным квантованием носителей, и обменное взаимодействие приводит лишь к аномально большому спиновому расщеплению зонных состояний. В узкощелевых и бесщелевых полупроводниках 4004-72.jpg перестройка спектра значительно сложнее. Возникают особенности квантования в магн. поле. Напр., могут наступить вырождение и даже инверсия спиновых подуровней, относящихся к разным квантовым уровням. Особенно сильно обменное взаимодействие сказывается на положении низшего электронного4004-73.jpg и высшего валентного4004-74.jpg уровней, к-рые при увеличении Я могут перекрыться. К такому же эффекту приводит увеличение содержания Мh при фиксированных Я и температуры Т. Так, бесщелевой полупроводник4004-75.jpgпри включении магн. поля становится полуметаллом (происходит перекрытие зоны проводимости и валентной зоны), а при дальнейшем увеличении Я в нек-ром поле4004-76.jpgон превращается в обычный полупроводник со щелью (рис. 3).

Магнитные свойства полумагнитных полупроводников

Магнитные свойства полумагнитных полупроводников существенно отличаются от свойств магнитных полупроводников. Они зависят от концентрации магн. ионов (х)и температуры (Т). На фазовой диаграмме х - Т есть 3 области: парамагнитная, т. н. область спинового стекла и антиферромагнитная (рис. 4). В парамагн. области, к-рая соответствует малым c или высоким Т, намагниченность I описывается т. н. функцией Бриллюэна В(у):

4004-81.jpg


4004-77.jpg

Рис. 3. Зависимость положения верхнего уровня валентной зоны4004-78.jpgи нижнего уровня зоны проводимости 4004-79.jpgот магнитного поля в бесщелевом полупроводнике4004-80.jpg

Здесь4004-82.jpg- феноменология, параметры, учитывающие отличие I от намагниченности идеального парамагнетика, к-рое обусловлено взаимодействием (обычно антиферромагнитным) соседних магн. ионов или более сложных комплексов.

При низких темп-pax и значит. x в полумагнитных полупроводниках наблюдается переход в фазу спинового стекла (напр., в4004-83.jpgпри c >0,17; рис. 4). В бесщелевых полумагнитных полупроводниках спинового стекла может, по-видимому, существовать и при малых х. что связано с косвенным обменным взаимодействием магн. ионов через электроны проводимости. Антиферромагн. фаза обнаружена лишь в4004-86.jpg при х > 0,6.

Рис. 4. Фазовая (Т - х)диаграмма магнитного состояния 4004-84.jpg P - парамагнитная фаза, S - область спинового стекла.

4004-85.jpg

Локализованные состояния полумагнитных полупроводников

Как и обычные полупроводники, полумагнитные полупроводники могут быть легированы как донорами, так и акцепторами. Энергии локализованных примесных состояний в полумагнитных полупроводниках определяются не только кулоновским взаимодействием с потенциалом поля примесного центра, но и обменным взаимодействием с локализованными магнитными моментами, расположенными внутри боровского радиуса примесного центра. Такое локализов. состояние наз. связанным магнитным поляроном. Вклад обменного взаимодействия в энергию локализов. состояния зависит от концентрации магн. ионов (х), температуры (Т)и магн. поля (Н). В узкощелевых и бесщелевых полумагнитных полупроводниках зависимость энергии ионизации мелких примесей от Н связана также со спецификой квантования зонных состояний (см. выше). Т. о., в полумагнитных полупроводниках энергия ионизации примесей, а следовательно, и кинетич. явления значительно сильнее зависят от Н и Т, чем в обычных полупроводниках.

Кинетические явления в полумагнитных полупроводниках

Наиболее ярким проявлением роли обменного взаимодействия электронов с локализов. магн. нонами является гигантское отрицат. магнетосопротивление 4004-87.jpgнаблюдаемое в узкоще левых полумагнитных полупроводниках jo-типа (r уменьшается на 5-7 порядков в полях Н4004-88.jpg4-5 Тл). Уменьшение r в магн. поле в ряде случаев сопровождается фазовым переходом полупроводник - металл (см. Переход металл - диэлектрик). Этот переход обусловлен уменьшением энергии ионизации акцепторных примесей и ростом радиуса волновой функции акцепторных состояний в магн. поле из-за специфики квантования валентной зоны полумагнитного полупроводника и разрушения состояний связанного магн. полярона. Др. особенность кинетич. явлений в полумагнитных полупроводниках - немонотонная зависимость амплитуды осцилляции Шубнико-ва - де Хааза от Н и Т, обусловленная разл. вкладом обменного взаимодействия в энергию разных спиновых подуровней (см. Квантовые осцилляции в магнитном поле).

Оптические свойства полумагнитных полупроводников

Специфика энергетич. спектра свободных и локализов. состояний носителей заряда в полумагнитных полупроводниках приводит к особенностям оптич. и магн--оптич. явлений. В полумагнитных полупроводниках наблюдаются гигантский Фарадея эффект при энергиях фотонов, близких к энергии края фундам. поглощения (в4004-89.jpgВерде постоянная достигает 36000 град/см-Тл), сильная зависимость от магн. поля стоксовского сдвига в спектрах комбинационного рассеяния света и расщепления линий поглощения свободных и связанных экситонов.

Литература по полумагнитным полупроводникам

  1. Ляпилин И. И., Цидильковский И. М., Узкощелевые полумагнитные полупроводники, "УФН", 1985, т. 146, с. 35;
  2. Brandt N. В., Mosehchalkov V. V., Semimagnetic semiconductors, "Adv. Phys.", 1984, v. 33, № 3, p. 193;
  3. Башкин E. П., Спиновые волны и квантовые коллективные явления в больцмановских газах, "УФН", 1986, т. 148, в. 3, с. 433. Г.

М. Миньков, И. М. Цидильковский

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, что такое "Большой Взрыв"?
Согласно рупору релятивистской идеологии Википедии "Большой взрыв (англ. Big Bang) - это космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно - начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии. Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения..."
В этой тираде количество нонсенсов (бессмыслиц) больше, чем количество предложений, иначе просто трудно запутать сознание обывателя до такой степени, чтобы он поверил в эту ахинею.
На самом деле взорваться что-либо может только в уже имеющемся пространстве.
Без этого никакого взрыва в принципе быть не может, так как "взрыв" - понятие, применимое только внутри уже имеющегося пространства. А раз так, то есть, если пространство вселенной уже было до БВ, то БВ не может быть началом Вселенной в принципе. Это во-первых.
Во-вторых, Вселенная - это не обычный конечный объект с границами, это сама бесконечность во времени и пространстве. У нее нет начала и конца, а также пространственных границ уже по ее определению: она есть всё (потому и называется Вселенной).
В третьих, фраза "представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва" тоже есть сплошной нонсенс.
Что могло быть "вблизи Большого взрыва", если самой Вселенной там еще не было? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 28.09.2020 - 07:37: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 07:37: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 07:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 06:32: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 06:31: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Амары Ельской - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 18:27: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 13:04: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 13:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Алексеевича Гундарова - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 10:32: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Алекса Джонса - Alex Jones INFO-WARS - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 10:32: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
26.09.2020 - 13:50: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
25.09.2020 - 21:26: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Николаевича Боглаева - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution