Влияние давления на параметры сверхпроводящего перехода в полупроводниковых твердых растворах PbzSn₁₋zTe, легированных In

Abstract

Изучено влияние всестороннего сжатия до 10 кбар на сверхпроводящие и электрические характеристики полупроводникового твердого раствора PbzSn₁₋zTe, легированного индием (5 ат.%), в зависимости от содержания свинца. Экспериментально установлены корреляции для исследованных барических зависимостей. Обнаружено, что в материале с содержанием свинца z = 0,45 при увеличении давления до Р = = 6,8 кбар происходит пороговое усиление сверхпроводимости до значения Тс = 1,7 К, характерного для состава z = 0,05 при атмосферном давлении. Возрастание гидростатического давления Р > 3 кбар в (Pb₀,₀₅Sn₀,9₅)₀,₉₅In₀,₀₅Te приводит к понижению Тс ниже 1 К. Указанные особенности, вместе с колоколообразной зависимостью Тс(Р) для состава z = 0,3, объясняются энергетическим смещением полосы квазилокальных состояний ЕIn и уровня Ферми, стабилизированного ими, из L- в Σ-валентную зону с большой плотностью состояний, как это наиболее ярко проявилось для состава z = 0,45. На основании измерений эффекта Холла при Т = 77 К определен концентрационный порог выхода уровня Ферми из Σ-валентной зоны при увеличении содержания свинца

Вивчено вплив усебічного стискування до 10 кбар на надпровідні та електричні характеристики напівпровідникового твердого розчину PbzSn₁₋zTe, легованого індієм (5 ат.%), залежно від змісту свинцю. Експериментально встановлено кореляції для досліджених баричних залежностей. Виявлено, що в матеріалі зі змістом свинцю z = 0,45 при збільшенні тиску до Р = 6,8 кбар відбувається порогове посилення надпровідності до значення Тс = 1,7 К, характерного для складу z = 0,05 при атмосферному тиску. Зростання гідростатичного тиску Р > 3 кбар в (Pb₀,₀₅Sn₀,9₅)₀,₉₅In₀,₀₅Te призводить до зниження Тс нижче 1 К. Вказані особливості, разом з дзвоноподібною залежністю Тс(Р) для складу z = 0,3, пояснюються енергетичним зміщенням смуги квазілокальних станів ЕIn та рівня Фермі, стабілізованого ними, з L- у Σ-валентну зону з великою щільністю станів, як це найяскравіше проявилося для складу z = 0,45. На підставі вимірів ефекту Холлу при Т = 77 К визначено концентраційний поріг виходу рівня Фермі з Σ-валентної зони при збільшенні змісту свинцю.

The influences of comprehensive compression up to 10 kbar and lead content on superconducting and electrical characteristics of semiconducting solid solutions PbzSn₁₋zTe doped with indium (5 at.%) are studied. Experimental correlations for the pressure dependences under consideration are found out. It is established that at high pressure condition (P = 6.8 kbar) the material with content of lead z = 0.45 displays a threshold increase of superconductivity up to Тс = 1.7 K, which is typical of the z = 0.05 compound at normal pressure. An increase of hydrostatic pressure P > 3 kbar in (Pb₀,₀₅Sn₀,9₅)₀,₉₅In₀,₀₅Te leads to a decrease of Тс below 1 K. The observed features and the bell-shaped dependence Тс(P) for the z = 0.3 compound are explained by the energy shifting of the band of quasilocal states ЕIn and the state stabilized Fermi energy from the L-valence band into the Σ-valence one with a high density of states as was most noticeable for the z = 0.45 compound. A concentration threshold for the Fermi energy leaving the Σ-valence band with increasing content of lead was determined from the Hall effect data at T = 77 K.