Экспериментальное исследование проявлений резонансного рассеяния электронов проводимости на примесях переходных элементов в селениде ртути

Abstract

Разработана интерпретация экспериментальных данных по низкотемпературной проводимости и магнитной восприимчивости селенида ртути с донорными примесями переходных элементов, основанная на применении теории резонансного рассеяния электронов в рамках подхода Фриделя. Рассматриваются данные как уже известные, так и полученные в настоящей работе, по твердым растворам хрома, кобальта и гадолиния. В итоге анализа результатов аппроксимации полученных зависимостей электронной подвижности от температуры в кристаллах HgSe:Cr и концентрационной зависимости константы Кюри в примесной магнитной восприимчивости кристаллов HgSe:Co получены количественные подтверждения предположений о существовании в полосе проводимости данных кристаллов резонансных донорных уровней примесей соответственно хрома и кобальта. Определены ширины резонансных уровней, которые оказались на порядок больше ширины резонансного уровня железа. Показано, что наблюдавшийся концентрационный максимум электронной подвижности в селениде ртути с примесями гадолиния может быть объяснен на основе теории резонансного рассеяния, однако для обоснования соответствующего такому объяснению происхождения этого максимума имеющихся данных недостаточно.

Разроблено інтерпретацію експериментальних даних по низькотемпературній провідності і магнітній сприйнятливості селеніду ртуті з донорними домішками перехідних елементів, яка заснована на застосуванні теорії резонансного розсіювання електронів в рамках підходу Фріделя. Розглянуто як уже відомі дані, так і отримані в дійсній роботі, по твердих розчинах хрому, кобальту і гадолінію. У підсумку аналізу результатів апроксимації отриманих залежностей електронної рухливості від температури в кристалах HgSe:Cr і концентраційної залежності константи Кюрі в домішковій магнітній сприйнятливості кристалів HgSe:Co отримано кількісні підтвердження припущень про існування в смузі провідності даних кристалів резонансних донорних рівнів домішок відповідно хрому і кобальту. Визначено ширини резонансних рівнів, що виявилися на порядок більше ширини резонансного рівня заліза. Показано, що концентраційний максимум електронної рухливості, що спостерігався у селеніді ртуті з домішками гадолінію, може бути пояснено на основі теорії резонансного розсіювання, однак для обґрунтування відповідного такому поясненню походження цього максимуму наявних даних недостатньо.

The experimental data on low-temperature conductivity and magnetic susceptibility of mercury selenide are interpreted by the effects of electron resonance scattering by donor impurities of transition elements. Based on the resonance scattering theory, both the known data and the data obtained in the present work on solid solutions of chromium, cobalt and gadolinium are considered in the framework of Friedel’s approach. The analysis of the fitting results of the temperature dependences of electron mobility in the HgSe:Cr crystals and concentration dependence of the Curie constant in the impurity magnetic susceptibility of the HgSe:Co crystals allowed us to obtain quantitative regifications of the suggestions as to the presence of resonance donor impurity levels of chromium and cobalt in these crystals. The widths of the resonance levels were determined. They proved to be by an order of magnitude larger than the width of the iron resonance level. It is shown that the concentration maximum of electron mobility observed recently by us in mercury selenide with gadolinium impurities can be explained by the resonance scattering theory. However, the available data are inadequate substantiate the origin of this maximum in line with the above treafment.