Сверхпроводимость полупроводниковых соединений AIVBVI с глубокими примесными состояниями элементов III группы

Теллуриды свинца, олова и германия являются типичными представителями класса узкозонных полупроводников. Теоретический и практический интерес к изучению этих материалов обусловлен их уникальными физическими свойствами, связанными с особенностями энергетического спектра носителей заряда и возможностью его плавной перестройки в твердых растворах на основе бинарных соединений. В зависимости от состава, типа и уровня легирования реализуется возможность создания материалов с новыми физическими свойствами. Особый интерес представляет изучение влияния легирования на электрофизические характеристики системы соединений РЬТе — SnTe — GeTe.

Полупроводниковые соединения A, VBVI и твердые растворы на их основе характеризуются физическими свойствами, которые определяют их применение в инфракрасной технике и оптоэлектронике. Эти материалы используются для создания лазеров, светодиодов, работающих в спектральном диапазоне X = 4 — 46 мкм, фотоприемников, работающих в окнах прозрачности атмосферы на 3 — 5 и 8 — 14 мкм. Сильнолегированные халькогениды свинца и олова с концентрацией носителей заряда ~ Ю20 см" 3 применяются для создания термоэлектрических элементов.

Фундаментальной особенностью твердых растворов на основе соединений AlvBvl является регулируемое изменение ширины запрещенной зоны в зависимости от состава вплоть до осуществления бесщелевого (Eg=0) состояния. Для управления свойствами твердых растворов разного состава важно знать не только взаимное расположение краев энергетических зон, но и спектр примесных состояний и дефектов. В бинарных соединениях оказалось существенным легирование изовалентными примесями, замещающими малую долю (до 1 — 2 ат. %) атомов металла или халькогена. При этом изменяется не только концентрация носителей тока, но и время жизни неравновесных носителей, определяющих фоточувствителыюсть материала.

Легирование соединений AIVBVI элементами III группы периодической системы Менделеева — индием и таллием — приводит к возникновению принципиально новых физических свойств этих материалов. Как показали исследования, в РЬТе, легированном In, в области гелиевых температур наблюдаются долговременные процессы релаксации концентрации избыточных (неравновесных) носителей заряда. В SnTe, легированном In, и РЬТе, легированном Т1, при низких температурах наблюдается возникновение квантового когерентного состояния — сверхпроводимости с необычно высокими для полупроводниковых соединений температурами сверхпроводящего перехода Тс > 1 К. Все это существенно расширяет возможности практических применений материалов данной системы.

Исследования показали, что необычность поведения примесей III группы (In и Т1) в халькогенидах свинца и олова связана с образованием квазилокальных примесных состояний на фоне разрешенных зонных состояний зоны проводимости или валентной зоны и их заполнением. Было установлено, что примесь In в РЬТе создает квазилокальный уровень в зоне проводимости, тогда как примесь Т1 создает квазилокальные акцепторные состояния глубоко в валентной зоне. В то же время, к началу нашей работы практически отсутствовали сведения о низкотемпературных электрофизических свойствах твердых растворов на основе РЬТе, легированного Т1, и SnTe, легированного In. Вопрос о связи сверхпроводящего состояния указанных материалов с примесной полосой квазилокальных состояний In (TI) с высокой плотностью также оставался дискуссионным.

Таким образом, тема работы — изучение резонансных состояний гетеровалентных примесей в энергетическом спектре соединений AIVBVI и связанного с ними сверхпроводящего состояния этих материаловпредставляется актуальной как с точки зрения фундаментальных исследований, так и в связи с практическими применениями изучаемых систем.

Целью работы являлось установление и обобщение экспериментальных данных о низкотемпературных электрофизических (включая сверхпроводящие) свойствах полупроводниковых твердых растворов на основе РЬТе, SnTe и GeTe, глубоко легированных примесями III группы таблицы Менделеева — индием и таллием, и их связи с энергетическим спектром соединений. Для этого решались следующие задачи.

1. Исследование общих закономерностей влияния примеси таллия и индия на низкотемпературную электропроводность и эффект Холла в теллуридах свинца и олова, соответственно, при изменении концентрации легирующей примеси таллия (индия) и дополнительной акцепторной примеси Иа (сверхстехиометрического теллура). Интерпретация полученных результатов в рамках модели примесных состояний таллия (индия) на фоне сплошного спектра валентной зоны теллурида свинца (олова).

2. Экспериментальное исследование влияния замены атомов в подрешетке металла и халькогена на сверхпроводящие свойства соединений РЬ^дТе^вСА, В):Т1, где в качестве примесей замещения использовались А: Бп, ве, Ад, Б! и В: 5е, 5. Изучение связи параметров сверхпроводящего состояния материалов с изменением их зонной структуры при легировании, и параметрами примесной полосы квазилокальных состояний таллия.

3. Сравнительное изучение низкотемпературных электрофизических свойств и параметров сверхпроводящего перехода в непрерывном ряде твердых растворов полупроводниковых соединений систем БпТе — РЬТе и БпТе — веТе, легированных индием. Определение зависимостей сверхпроводящих параметров от состава материала, типа и уровня легирования. Установление параметров полосы примесных состояний 1п и ее влияния на сверхпроводящее состояние твердых растворов на основе 8пТе:1п.

4. Изучение особенностей сверхпроводящего состояния в тонких слоях на основе РЬТе: Т1, 5пТе:1п и СеТе:1п. Исследование возможности практического применения сверхпроводящих материалов с глубокими примесными резонансными состояниями.

Объектами исследования являлись поликристаллические образцы, монокристаллы, тонкие слои РЬТе: Т1 и БпТеЛп, и твердые растворы на их основе. Поликристаллические образцы изготавливались по металлокерзмической технологии (РЬТе:Т1, СеТе:1п и твердые растворы на их основе были приготовлены в СПбГПУ (ЛПИ им. М.И. Калинина), на кафедре физики полупроводников под руководством Немова С. А., БпТеЛп и твердые растворы на его основе — в ЛО ВНИИТ под руководством Драбкина И.А.). Монокристаллы.

РЬТе:Т1, выращенные методом Бриджмена-Стокбаргера, и тонкие (ё ~ 1 мкм) слои РЬТе: Т1, напыленные на подложку — слюду методом мгновенного испарения в вакууме, изготавливались в СПбГПУ (Немовым СЛ. и Казьминым С. А., соответственно). Пленки БпТеЛп и РЬБпТе’Лп были изготовлены в ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН методом мгновенного испарения в вакууме (Бойков Ю.А.).

Исследования полученных поликристаллических материалов и монокристаллов на рентгеноспектральном микроанализаторе «СотеЬах» не обнаружили признаков выпадения второй фазы в образцах во всем диапазоне изменения концентрации примесей индия и таллия, и показали высокую однородность исследованных материалов. Анализ распределения компонентов в тонких слоях 8пТе:1п и твердых растворах на его основе приводится в соответствующей главе (II). Электрофизические свойства полученных образцов исследовались в температурных интервалах 400 К — 1.4 К (Не4) и 3.2 К — 0.4 К (Не3), в стационарных магнитных полях в электромагните (до 1.4 Т) и в сверхпроводящем соленоиде (до 6.5 Т).

На основе комплексного исследования низкотемпературных электрофизических свойств халькогенидов свинца, олова и германия и твердых растворов на их основе с примесью таллия и индия проведена систематизация свойств твердых растворов системы А1УВУ| в нормальном и сверхпроводящем состоянии. В работе впервые сформулированы условия наблюдения сверхпроводимости с Тс > 1 К в соединениях с глубокими примесными резонансными состояниями. Проведенные исследования позволяют выделить эти материалы в новый класс сверхпроводящих полупроводниковых соединений. В процессе работы: установлены общие закономерности влияния примеси таллия и индия на низкотемпературные электрофизические свойства теллуридов свинца, олова и германия и твердых растворов на их основе. Основные экспериментальные зависимости удалось качественно описать в модели полосы примесных состояний таллия (индия) с высокой плотностью, расположенных на фоне сплошного спектра валентной зоны исследованных соединенийподробно исследовано влияние примеси таллия на параметры сверхпроводящего состояния РЬТе: Т1 и примеси 1п на сверхпроводящий переход в БпТеЛп. Использование метода дополнительного легирования акцепторной примесью (№ в случае РЬТе: Т1 и избыточного теллура Теех в случае 5пТе:1п), не создающей выделенных уровней в энергетическом спектре халькогенидов свинца и олова, позволило в широких пределах управлять параметрами сверхпроводящего перехода указанных соединенийустановлена связь между изменением зонной структуры соединений в твердых растворах на основе РЬТе: Т1, 5пТе:1п и параметров примесной полосы квазилокальных состояний таллия (индия), и оптимизацией параметров сверхпроводящего состояния указанных соединений. В частности, получен сверхпроводящий материал с максимальной для полупроводниковых соединений критической температурой Тс = 4.2 К и вторым критическим полем Нс2(0) = 5.5 Тобобщение экспериментальных данных о низкотемпературных электрофизических свойствах полупроводниковых твердых растворов на основе РЬТе, БпТе и веТе, легированных примесями индия и таллия, позволило однозначно установить, что возникновение сверхпроводимости с Тс > 1 К в исследованных соединениях связано с расположением частично заполненной носителями полосы примесных состояний на фоне дополнительного экстремума валентной зоны (зоны «тяжелых» дырок исследованных соединенийв твердых растворах РЬБпТе’Лп обнаружен и исследован переход сверхпроводник — диэлектрик, наблюдающийся при низких температурах в узком диапазоне изменения концентрации свинца и/или индияисследованы параметры сверхпроводящего состояния в тонких слоях РЬТе: Т1, 5пТе:1п, БпСеТеЛп и РЬБпТеЛп, приготовленных различными методами на подложке — слюде. Установлены некоторые отличия от параметров аналогичных по составу поли кристаллических объемных образцов, в частности, более низкий концентрационный порог сверхпроводящего перехода в слоях РЬТе: Т1. В тонких слоях РЬБпТе’Лп, полученных на слюде методом мгновенного распыления шихты в вакууме, обнаружено распределение примеси 1п по толщине, определяющее сверхпроводящие свойства таких пленок.

Полученные результаты расширяют возможности создания элементов для сверхпроводящей микроэлектроники. На основе знания сверхпроводящих свойств твердых растворов РЬТе: Т1 и РЬ8пТе:1п предложены способы получения новых материалов с оптимальными сверхпроводящими параметрами, что важно при изготовления шихты для напыления пленок и структур на их основе. Новые сверхпроводящие материалы защищены авторскими свидетельствами. Малое рассогласование постоянной решетки позволяет создавать гетероструктуры сверхпроводник — полуизолятор на основе РЬ5пТе:1п. Тонкие слои сверхпроводящих материалов — соединений РЬТе — 5пТе — веТе, легированных индием (таллием) перспективны для применения в инфракрасной технике, в качестве сверхпроводящих приемников излучения (болометров).

В результате проведенного исследования развито новое научное направление в физике конденсированного состояния — сверхпроводимость материалов на основе соединений А1УВУ| с глубокими примесными резонансными состояниями индия и таллия.

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка цитируемой литературы, включая авторскую. В первой главе приведены данные о кристаллической структуре, энергетическом спектре носителей заряда и характере его перестройки в непрерывном ряду твердых растворов РЬТе-ЗпТе-СеТе. Изложены литературные данные об особенностях электрофизических свойств РЬТе, БпТе и веТе, наблюдающихся при их легировании таллием (в случае теллурида свинца) или индием (БпТе и веТе). Обсуждается наблюдение стабилизации уровня Ферми в присутствии дополнительных (по отношению к таллию или индию) примесей, резонансное рассеяние носителей в примесную полосу таллия. Рассматривается модель примесной полосы таллия с высокой плотностью состояний на фоне сплошного спектра валентной зоны, позволяющая описать наблюдаемые явления.

Основные результаты и выводы работы, полученные в ходе выполнения исследования сверхпроводящих свойств полупроводниковых твердых растворов на основе теллуридов олова и свинца, легированных примесями таллия и индия, соответственно, сводятся к следующему.

1. В РЬТе, легированном примесью таллия, и БпТе с примесью индия установлены общие закономерности в низкотемпературных электрофизических свойствах, включая сверхпроводящие:

1.1. Экспериментально подтверждено существование энергетической полосы квазилокальных состояний Т1 в РЬТе: Т1 и 1п в 5пТе:1п с высокой плотностью, расположенной на фоне сплошного спектра валентной зоны. Установлена стабилизация уровня Ферми в присутствии других примесей при концентрациях, не превышающих содержание Т1 (1п). Резонансное рассеяние дырок в примесную полосу приводит к резкому уменьшению их подвижности при вхождении уровня Ферми в полосу примесных состояний.

1.2. Обнаружен пороговый характер сверхпроводимости при легировании РЬТе таллием и БпТе и Pbo.2Sno.8Te индием. Сверхпроводящее состояние с Тс > 0.8 К наблюдается в РЬТе: Т1 с концентрацией дырок р > 5*1019 см" 3, что соответствует концентрации примеси таллия N71 > 0.5 ат. %, и в 5пТе:1п при р > 5*10 см", что соответствует концентрации примеси индия > 2 ат. % (для нелегированного БпТе с избытком теллура при сравнимых концентрациях дырок.

Тс < 0.023 К). В твердом растворе (Р^^По^-х^Те при концентрации дырок р >

10 1.

7*10 см' (х1п > 0.02) наблюдается рост Тс > 1.67 К с тенденцией к насыщению.

19 3 при р > 7*10 см" (х[п > 0.04, Тс > 2.57 К). Увеличение количества индия приводило к медленному возрастанию до величины Тс ~ 3.27 К в (РЬо.88по.2)о.81%2Те.

1.3. Сверхпроводящий переход наблюдается при расположении уровня Ферми в пределах полосы примесных состояний 1п (Т1) и характеризуется немонотонной зависимостью сверхпроводящих параметров от уровня легирования дополнительной акцепторной примесью — избыточным Те (в случае.

5пТе:1п) и № (в случае РлТе: Т1). Максимальные значения сверхпроводящих параметров Тс, | <�Шс2/с1Т | Тс и Нс2(0) соответствуют прохождению уровня Ферми через середину полосы (максимум плотности состояний N (0)).

1.4. Заполнение примесных состояний 1п (Т1) в БпТеЛп (РЬТе:Т1) электронами и рассеяние носителей между примесными и зонными состояниями определяют появление сверхпроводящего состояния с Тс > 1 К. Значения Тс, |{Щс2/(1Т|тс и Нс2(0) в максимуме монотонно возрастают при увеличении содержания 1п (Т1) в соответствии с ходом плотности состояний на уровне Ферми. Максимальные значения Тс составляют Тс ~ 2.2 К в Pb0.975Tl0.02Na0.05Te и в Sn0.84In0.i6Te1.03.

1.5. Обнаружено, что с увеличением содержания примеси индия х в 5п1×1пхТе наблюдается энергетическое заглубление примесной полосы Е (1п) в валентной зоне.

Исследования твердых растворов на основе легированных бинарных соединений РЬТе: Т1, 8пТе:1п и СеТе:1п позволило проследить связь изменений (с составом) их зонной структуры и низкотемпературных электрофизических характеристик.

2. В соединениях на основе РЬТе: Т1:

2.1. Измерены параметры сверхпроводящего состояния твердых растворов РЬьхБПхТеЛ!, РЬЬх81хТе: Т1, РЬ1. хСехТе:Т1, РЬ,.хА&Те:Т1, РЬТе1×5ех:Т1, РЬТе1. х8х:Т1. При частичной замене атомов в подрешетках металла и халькогена в РЬТе: Т1 установлено различие во влиянии указанных замещений на параметры резонансных состояний таллия и сверхпроводящего перехода.

2.2. При замещении свинца в РЬТе: Т1 элементами IV группы 5п, ве и 51, параметры сверхпроводящего перехода Тс и | ёНс2/с1Т | Тс резко уменьшаются с ростом содержания концентрации замещающей примеси. В образцах с содержанием олова х = 0.03 переход в сверхпроводящее состояние не обнаружен вплоть до Т > 0.3 К, несмотря на существенное повышение концентрации дырок, что связано со смещением полосы Т1 в зону тяжелых дырок и выходом уровня Ферми из полосы.

2.3. При замещении атомов теллура селеном или серой величины Тс и |ёНс2/с1Т|Тс изменяются слабо вплоть до М5е = 5 ат. % и = 10 ат. %, что согласуется с литературными данными о неизменности энергетического положения и ширины полосы Т1 при замене атомов халькогена в РЬТе: Т1.

3. В соединениях на основе РЬТе, БпТе и веТе, легированных индием:

3.1. Исследованы гальваномагнитные свойства серий образцов твердых растворов (РЬ^п^.хШхТеиу и (Оег5п1.2)1.х1пхТе в нормальном и сверхпроводящем состояниях при фиксированных х, у, ъ и их комбинациях:

З.2. Обнаружено, что с увеличением содержания примеси индия х в (РЬг8п1.2)]. х1пхТе]+у и (Ое25п]. г)1.х1пхТе при фиксированных ъ и у наблюдается немонотонное увеличение параметров сверхпроводящего состояния в твердых растворах и возрастание плотности примесных состояний на уровне Ферми N (0), что связано со смещением полосы состояний индия вглубь валентной зоны.

3.3. Прохождение уровня Ферми через пик плотности состояний примесной полосы 1п при дополнительном легировании существенно изменяет параметры сверхпроводящего состояния Тс, | (Щс2/(1Т | Тс и Нс2(0), которые имеют немонотонную зависимость от степени дополнительного легирования Т. е.

3.4. В РЬБпТеЛп и БпСеТе. Тп также установлена немонотонная зависимость параметров сверхпроводящего состояния от содержания РЬ (Се) в твердом растворе. Показано, что в твердых растворах (РЬ28п1.2)]. х1пхТе они имеют максимум, характеристики которого меняются с изменением содержания 1п. Тс возрастает с Тс = 2.8 К (при х = 0.05 иг = 0.2) до Тс = 4.24 К при х = 0.2 и г = 0.5. Максимум Тс смещяется в область больших значений ъ при возрастании х. Одновременно изменяется и |ёНс2/с1Т|Тс от | (Щс2МТ | Тс = 8.9 кЭ/К до |аНс2/с!Т|Тс=18.2кЭ/К.

3.5. В твердом растворе (РЬо^По^о^По.гТе обнаружена максимальная среди сверхпроводящих легированных полупроводниковых соединений критическая температура Тс ~ 4.24 К (при р300к = 6*1021 см" 3). Новый сверхпроводящий материал защищен авторским свидетельством.

3.6. Увеличение содержания свинца в РЬБпТеЛп и германия в твёрдом растворе 8пСеТе:1п приводит к уменьшению энергии примесных состояний индия Е (1п), отсчитанной от потолка валентной Ь-зоны. При малом (х = 0.05 -0.08) содержании индия в (РЬ^п^.^пДе примесная полоса при изменении ъ (0.25 — 0.4) выходит из спектра валентной 2-зоны РЬБпТеЛп, обладающей большей, чем в Ь-зоне, плотностью состояний, что сопровождается резким уменьшением Тс. Выход Е (1п) из зоны тяжелых дырок в (Се28п1.2)1×1пхТе наблюдается при ъ > 0.4 (х = 0.16).

3.7. Сверхпроводящий переход в твердых растворах (РЬ^п^.^пДе (г < 0.4, х < 0.2) и (Бп^Се^о.вДполбТе (г < 0.2, х = 0.16) был зарегистрирован не только по температурным и магнитополевым зависимостям сопротивления, но и по резкому скачку в магнитной восприимчивости. Наряду с литературными данными по удельной теплоёмкости в аналогичных системах полученные результаты подтверждают объёмный характер сверхпроводимости в изучаемом классе материалов.

3.8. В твердых растворах (РЬ^п^.^пДе обнаружен переход сверхпроводник — изолятор, наблюдающийся при низких температурах в узком (несколько ат. %) диапазоне изменений концентрации свинца. Граничная концентрация свинца 2{ увеличивается с ростом концентрации индия х в твердом растворе. Установлено, что диэлектризация материала при низких температурах связана с переходом к проводимости по примесной полосе квазилокальных состояний 1п по мере ее смещения в запрещенную зону РЬ8пТе:1п с ростом содержания РЬ в твердом растворе.

3.9. Установлено, что полупроводниковый твердый раствор (РЬо.58по.5)о.81по.2Те с максимальными сверхпроводящими параметрами Тс ~ 4.24 К можно перевести в полуизолирующее состояние, уменьшая количество индия в соединении до х = 0.05.

3.10. Полученные результаты могут быть использованы для создания высокосовершенных сверхпроводящих тонких слоев (РЬ^п^.^пДе на изолирующей подложке из близкого по составу материала (РЬ^п^^.х^хТе.

Обобщая результаты исследований твердых растворов на основе РЬТе: Т1 и 8пТе:1п, можно сделать вывод, что для возникновения сверхпроводимости в легированных полупроводниках А|УВУ1 с относительно высокой критической температурой Тс ~ 1 К необходимо: 1) наличие квазилокальных примесных состояний, расположенных на фоне разрешённого электронного спектра и приводящих к пиннингу уровня Ферми- 2) примесный резонансный уровень должен перекрываться по энергии с зонными состояниями экстремумов с большой плотностью состояний, приводящими к уширению уровня.

Получение тонких слоев с относительно высоким сопротивлением в нормальном состоянии с температурой сверхпроводящего перехода вблизи точки кипения жидкого 4Не может существенно расширить область практических применений данного класса материалов. С этой целью нами были исследованы параметры сверхпроводящего состояния в тонких слоях РЬТе: Т1, 8пТе:1п, 8пОеТе:1п и РЬ8пТе:1п, приготовленных различными методами на подложкеслюде.

4.1. Исследования сверхпроводящего перехода в тонких слоях РЬ^./П^а/Ге (х = 0.005 — 0.02, у = 0.005 — 0.015) и (РЬ^п^ЛТе (х = 0.05 -0.2, г = 0 — 0.4) на слюде подтверждают необычно высокую для полупроводников критическую температуру Тс и критическое магнитное поле Нс2 в пленках. Отметим, что пленки на стекле и ВаР2 (по сравнению с пленками на слюде) имеют значительно более низкие значения сверхпроводящих параметров Тс < 0.44 К в Sno.95Ino.05Te.

4.2. Низкотемпературные характеристики тонких слоев РЬТе:(Т1, N3) в основном подобны аналогичным зависимостям в объемном материале. Обнаружено, что концентрационный порог сверхпроводящего перехода в слоях.

19 3 на слюде р* = (3 — 4)*10 см" меньше, чем в объемных образцах РЬТе: Т1 р* = (4 -5)*1019 см" 3.

4.3. Основные сверхпроводящие характеристики Тс и | с1Нс2/с1Т | тс в тонких слоях и объемных образцах твердых растворов (Се^п^.ДпхТе подобны, однако пленки характеризуются несколько более низкими значениями Тс по сравнению с объемными образцами. Близость физических свойств тонких слоев и массивных образцов подтверждает возможность использования лазерной технологии для изготовления сверхпроводящих тонких слоев многокомпонентных легированных материалов А1УВУ'.

4.4. Оптимальная критическая температура Тс в пленках БпТе:1п выше, чем в объемных образцах шихты с малым содержанием 1п (5 ат. %), из которой напылялась пленка. Этот результат объясняется превышением концентрации индия в приповерхностном слое по сравнению с его содержанием в шихте, поэтому может образоваться слой с оптимальными сверхпроводящими параметрами, определяемыми соотношением между концентрациями 1п и РЬ вблизи поверхности.

4.5. При большом содержании свинца (г ~ 0.4) Тс в пленках удалось приблизиться к оптимальной Тс ~ 4 К, оставаясь несколько ниже вследствие изменения ъ в приповерхностном слое, к величине которого Тс чувствительна. В объемных образцах при ъ > 0.6 сверхпроводящий переход при Т > 0.4 К не наблюдается. Появление в пленке областей с ъ > 0.6 может привести к остаточному сопротивлению, определяемому относительными размерами таких областей и их перекрытием. Отжиг до 200 °C приводит к более равномерному распределению компонентов и уменьшению объема несверхпроводящих областей.

В заключение хочется выразить искреннюю благодарность моим учителям, коллегам и товарищам, без которых выполнение настоящей работы было бы невозможным:

— моему учителю профессору Роберту Васильевичу Парфеньеву, создавшему все условия для выполнения исследований сверхпроводящих свойств материалов А1УВУ' с глубокими примесными состояниями 1п и Т1, за l’t постоянное и плодотворное сотрудничество, как в экспериментальной работе, так и при обсуждении результатов, за неизменную поддержку и помощь;

— профессору Сергею Александровичу Немову, фактическому инициатору выполненного исследования, постоянному коллеге и соавтору, за многолетнее плодотворное сотрудничество во всех аспектах экспериментальной деятельности — от решения технологических задач до обсуждения результатов экспериментов;

— кандидатам физико-математических наук Игорю Александровичу Чернику и Сергею Николаевичу Лыкову, впервые обнаружившим переход РЬТе: Т1 в сверхпроводящее состояние, что сделало возможным выполнение настоящей работы;

— кандидату физико-математических наук Игорю Абрамовичу Драбкину, * цикл работ которого по исследованию SnTe: In послужил идеологической основой для значительной части настоящей работы, а изготовленные под его руководством образцы твердых растворов теллуридов олова и свинца с примесью In позволили провести экспериментальную часть исследований;

— к. ф.-м. н. Шахову М. А. за разработку современных экспериментальных методик и постоянную помощь в исследованиях;

— Сафончику М. О. за разработку системы автоматизации эксперимента и обработки экспериментальных данных;

— д. ф.-м. н. Фарбштейну И. И. и к, ф.-м. н. Волкову М. П. за постоянное внимание к работе и обсуждение результатов;

— к. ф.-м. н. Андрианову Г. А. и Прокофьеву Д. Д. за помощь в методических разработках;

— Кудасову С. А. за активное участие в разработке и изготовлении экспериментального оборудования;

— научному сотруднику Черняеву A.B. за постоянную помощь и совместную экспериментальную работуt.

— аспиранту Шакуре Д. В. за помощь в экспериментальной работе, обработке полученных данных и интерпретации результатов исследования перехода сверхпроводник — диэлектрик в PbSnTerln;

— всем сотрудникам лаборатории низких температур ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН за творческую и дружескую атмосферу в лаборатории, неизменный интерес и помощь в работе.

Автор благодарен также: сотрудникам ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, к. ф.-м. н. Бойкову IO.A. и Данилову В. А., изготовившим тонкие слои твердых растворов на основе SnTe: In, Бакулину Е. А. и Светлову В. Н., проводившим элементный микроанализ слоев, что позволило адекватно интерпретировать полученные результатыЖуковой Т.Б. и Картенко Н. Ф., проводившим рентгеноструюурный анализ исследованных твердых растворов SnTe-PbTe-GeTe, легированных In и XIсотрудникам СПбГПУ (ЛПИ им. М.И. Калинина), к. ф.-м. н. Казьмину С. А., впервые получившему сверхпроводящие слои РЬТе: Т1, и Мусихину С. Ф., разработавшему методику напыления тонких слоев SnTe-PbTe-GeTe:Inвсем сотрудникам кафедры физики полупроводников СПбГПУ за доброжелательное отношение, внимание к проведенным исследованиям и помощь в работе. г.

— 243-ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В заключение отметим, что именно легирование полупроводниковых соединений на основе материалов AIVBVI примесями III группы таблицы Менделеева In и Т1 приводит к усилению их сверхпроводящих свойств, которые в нелегированных соединениях наблюдались при Т < 0.4 К. На рис. 3.1. представлены максимальные температуры сверхпроводящего перехода Тс в исследованных соединениях в зависимости от холловской концентрации дырок вместе с данными о сверхпроводимости в некоторых многодолинных полупроводниках, известными к началу настоящей работы.

CV ни 21.

Pbo, Sno. e)JnxTev у У.

У V У У У — (pbo, SnJ, xlnxTe, А —V" «*.

Iii" V А.

—'(GeSnJ, In T?

0.2 OJVt-X X? ' ?

Sn, In Т. е.

1-Х X as- ' /.

Pb, TI Те /.

1-Х X / / • / Л' v ' а.

10'.

GeTe1+y SnTe.

1+у.

— 3.

22 р, СМ.

Рис. 3.1. Максимальные температуры сверхпроводящего перехода Тс в твердых растворах на основе теллуридов свинца и олова, легированных 1п (Т1) (пунктир), в зависимости от холловской концентрации дырок, определенной при Т = 300 К. Сплошные линии — данные для веТе [71], БпТе [72] и твердого раствора РЬ^^Те [73].