Low Temperature Physics: 43, 454 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4983693
Физика Низких Температур: Том 43, Выпуск 4 (Апрель 2017), c. 566-580    ( к оглавлению , назад )

Термоэлектрические свойства, эффект Шубникова–де Гааза и подвижности носителей заряда в теллуридах и селенидах висмута–сурьмы и нанокомпозитах на их основе

В.А. Кульбачинский1,2, В.Г. Кытин1, А.А. Кудряшов1, Р.А. Лунин1, A. Banerjee3

1МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, 119992, Ленинские горы, Россия
E-mail: kulb@mig.phys.msu.ru

2Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, 115409, Россия

3Department of Physics, University of Calcutta, 92 A P C Road, Kolkata 700009, India

Статья поступила в редакцию 6 декабря 2016 г.

Аннотация

Представлены результаты исследования эффекта Шубникова–де Гааза и термоэлектрических свойств монокристаллов р-(Bi0,5Sb0,5)2Te3, легированных Ga, n-Bi2–xTlxSe3 и p-Sb2–xTlxTe3. По фурье-спектрам осцилляций рассчитаны подвижности носителей заряда и их изменение при легировании. Установлено, что Ga действует, как донор в р-(Bi0,5Sb0,5)2Te3, Tl оказывает акцепторное действие в n-Bi2–xTlxSe3 и увеличивает подвижность электронов, в то время как в p-Sb2–xTlxTe3 и концентрация дырок и их подвижность уменьшается при легировании Tl. Обсуждается изменение дефектности кристаллов, которое и приводит к этим эффектам. Кроме этого, синтезированы и исследованы наноструктурированные твердые растворы Sb2Te3–xSex (0 < x <1). При увеличении содержания Se в тройном соединении Sb2Te3–xSex концентрация дырок уменьшается. При этом наблюдается уменьшение коэффициента Зеебека, что является нетипичным для полупроводниковых соединений, но коррелирует со свойствами кристаллических твердых растворов Sb2Te3–xSex, исследованных ранее. Предложена теоретическая модель, описывающая одновременно изменение коэффициента Зеебека, коэффициента Холла и электропроводности в зависимости от содержания селена х. Проведенные расчеты показывают, что для одновременного количественного описания термоэлектрических и гальваномагнитных свойств исследованных наноструктурированных материалов необходимо учитывать как изменение зонной структуры Sb2Te3–xSex, так и локализацию части дырок.

PACS: 72.15.Eb Электрическая и тепловая проводимость в кристаллических металлах и сплавах;
PACS: 72.20.Pa Термоэлектрические и термомагнитные эффекты;
PACS: 73.63.Bd Нанокристаллические материалы;
PACS: 71.18.+y Поверхность Ферми: вычисления и измерения; эффективная масса, g-фактор.

Ключевые слова: термоэлектрические свойства, эффект Шубникова–де Гааза, подвижности носителей заряда.

Oпубликована онлайн: 24 февраля 2017 г.