Механизмы проводимости в твердых растворах YbxMn1-xS / Харьков А.М., Ситников М.Н., Филлипсон Г.Ю.

Соединения, содержащие элементы с переменной валентностью, обнаруживают электронныефазовые переходы. В окрестности электронного фазового перехода меняется механизм, которыйможно установить из ВАХ. В твердом растворе YbxMn1-xS с x=0.15 в интервале температур 80 – 400 Кпроведены измерения ВАХ с целью установить смену механизма проводимости Мотта на механизмпроводимости Пула-Френкеля. В области температур, где наблюдается зарядовое упорядочение,проводимость описывается в модели токов, ограниченных пространственным зарядом и описываетсяквадратичным законом Мотта [1]:где, j – плотность тока, τμ– максвелловское время релаксации, σ0 – электропроводность в объемематериала, μ – подвижность носителей заряда, L – толщина образца. Представлены экспериментальные данные ВАХ в логарифмических координатах хорошоописываются законом Мотта (1) при T=160K, 200K, а на Рис.1b при T=280K, 320K, 360K преобладаетмеханизм проводимости Пула-Френкеля (2), согласно которому сильное электрическое поле,приложенное к образцу, меняет вид потенциальных барьеров для носителей заряда между атомамикристаллической решетки. Это приводит к увеличению количества электронов в образце за счетпреодоления потенциального барьера. Ток в этом случае экспоненциально зависит от напряжения:где, e – заряд электрона, n0 – концентрация электронов в зоне проводимости в отсутствии поля, k –постоянная Больцмана, β – постоянная Пула-Френкеля зависящая от ε – диэлектрическойпроницаемости полупроводника. Линейность участков на логарифмической зависимости I/U от U1/2 вкоординатах Пула-Френкеля свидетельствует о том, что преобладающий транспорт носителей зарядаосуществляется за счет, как прыжкового механизма проводимости, так и за счет туннельной эмиссииэлектронов [2].