Электрические свойства черного мышьяка
https://doi.org/10.29235/1561-8323-2022-66-1-26-34
Аннотация
Исследована структура, а также зависимости электрического сопротивления R(T) от температуры поликристалла природного черного мышьяка (b-As). Образцы b-As содержали как фазу черного мышьяка и следы его окисла, так и фазу серого мышьяка и арсенолита (As2O3). Поведение относительного магнетосопротивления MR(B) кристалла b-As при постоянной температуре описывалось соотношением MR(B) = bBn+ cBm, где коэффициенты b и с, а также показатели степени n и m определялись механизмами формирования магнетосопротивления и зависели от температуры. При температурах ниже 10 К зависимость MR(B) показывает наличие конкуренции отрицательного (при b < 0 и n ≈ 0,5) и положительного (при с > 0 и m ≈ 1) вкладов. При температуре T > 10 К наблюдался только ПМР эффект, для которого в диапазоне 10 < T < 100 К величины b > 0, n ≈ 1 и с → 0. При Т > 100 К величины b, с > 0, n ≈ 1 и 1,30 ≤ m ≤ 1,47. Наблюдаемое поведение зависимостей MR(B) в широком диапазоне температур обусловлено сильной неоднородностью и неупорядоченностью структуры исследуемого кристалла черного мышьяка.
При поддержке: Работа поддержана Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований (договор № Ф20ПТИ-014). Автор выражает благодарность профессору Я. Чену, Пекинский технологический институт (Китай), за предоставление для исследований кристалла b-As
Об авторе
Ю. А. Федотова
Научно-исследовательский Институт ядерных проблем, Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Федотова Юлия Александровна – доктор физико-математических наук, заместитель директора.
Ул. Бобруйская, 11, 220006, Минск
Список литературы
1. Thickness-Dependent Carrier Transport Characteristics of a New 2D Elemental Semiconductor: Black Arsenic / M. Z. Zhong [et al.] // Adv. Funct. Mater. – 2018. – Vol. 28, N 43. – Art. 1802581. https://doi.org/10.1002/adfm.201802581
2. Arsenic K4 crystal: A new stable direct-gap semiconductor allotrope / C. Wang [et al.] // Solid State Communications. – 2021. – Vol. 323. – Art. 114128. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2020.114128
3. Atomically thin binary V–V compound semiconductor: a first-principles study / W. Y. Yu [et al.] // J. Mater. Chem. C. – 2016. – Vol. 4, N 27. − P. 6581–6587. https://doi.org/10.1039/c6tc01505k
4. Stöhr, H. Beiträge zur Kenntnis der Allotropie des Arsens / H. Stöhr // Z. Anorg. Allg. Chem. – 1939. – Vol. 242, N 2. − P. 138–144. https://doi.org/10.1002/zaac.19392420204
5. Seidl, M. The Chemistry of Yellow Arsenic / M. Seidl, G. Balazs, M. Scheer // Chem. Rev. – 2019. – Vol. 119, N 14. − P. 8406–8434. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00713
6. Lattice dynamics and anomalous bonding in rhombohedral As: First-principles supercell method / S. Shang [et al.] // Physical Review B. – 2007. – Vol. 76, N 5. − Art. 052301. https://doi.org/10.1103/physrevb.76.052301
7. Silas, P. Density-functional investigation of the rhombohedral to simple-cubic phase transition of arsenic / P. Silas, J. R. Yates, P. D. Haynes // Physical Review B. – 2008. – Vol. 78, N 17. – Art. 174101. https://doi.org/10.1103/physrevb.78.174101
8. Quantum effect enhanced magnetism of C-doped phosphorene nanoribbons: first-principles calculations / X. L. Cai [et al.] // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2017. – Vol. 19, N 41. − P. 28354–28359. https://doi.org/10.1039/c7cp05277d
9. Structural and Electronic Properties of Layered Arsenic and Antimony Arsenide / L. Kou [et al.] // J. Phys. Chem. C. – 2015. – Vol. 119, N 12. – P. 6918–6922. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b02096
10. Manifestation of unexpected semiconducting properties in few-layer orthorhombic arsenene / Z. Zhang [et al.] // Applied Physics Express. – 2015. – Vol. 8, N 5. – Art. 055201. https://doi.org/10.7567/apex.8.055201
11. Kamal, C. Arsenene: Two-dimensional buckled and puckered honeycomb arsenic systems / C. Kamal, M. Ezawa // Physical Review B. – 2015. – Vol. 91, N 8. – Art. 085423. https://doi.org/10.1103/physrevb.91.085423
12. Roisnel, T. WinPLOTR: a Windows tool for powder diffraction pattern analysis / T. Roisnel, J. Rodríquez-Carvajal // Mater. Sci. Forum. – 2001. – Vol. 378–381. – P. 118–123. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.378-381.118
13. Shklovskii, B. I. Electronic properties of doped semiconductors / B. I. Shklovskii, A. L. Efros. – Springer Series in Solid-State Sciences, 1984. – 390 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-02403-4
14. Shik, A. Y. Electronic Properties of Inhomogeneous Semiconductors / A. Y. Shik. – Electrocomponent Science Monographs, 1995. – 152 p.
15. Electric Properties of Black Phosphorus Single Crystals / A. K. Fedotov [et al.] // IX Intern. Scient. Conf. Actual Problems of Solid State Physics: Book of abstracs. – 2021. – Vol. 2. – P. 47–51.
16. Altshuler, B. L. Effects of electron-electron collisions with small energy transfers on quantum localization / B. L. Altshuler, A. G. Aronov, D. E. Khmelnitsky // Journal of Physics C: Solid State Physics. – 1982. – Vol. 15. – Art. 7367. https://doi.org/10.1088/0022-3719/15/36/018
17. Pudalov, V. M. Metallic conduction, apparent metal-insulator transition and related phenomena in two-dimensional electron liquid / V. M. Pudalov // Proceedings of the International School of Physics “Enrico Fermi”. – 2004. – Vol. 157. – P. 335–356. https://doi.org/10.3254/978-1-61499-013-0-335
18. Полянская, Т. А. Квантовые поправки к проводимости в полупроводниках с двумерным и трехмерным электронным газом / Т. А. Полянская, Ю. В. Шмарцев // Физика и техника полупроводников. – 1989. – Т. 23, № 1. – C. 3–32.
Рецензия
Просмотров: 382
Послать статью по эл. почте 