Переход металл-диэлектрик в сульфидах ванадия и кобальта Мукоед, Галина Михайловна

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Особенность явления ПМД (переход металл -иэлектрик), экспериментально проявляющегося в критическом изменении величины типа проводимости материала, состоит в том, что данный фазовый переход может ыть вызван различными внешними воздействиями (температурой, давлением, лектрическими н магнитными полами) и сопровождается критическим изменением ада физических параметров (структурных, магнитных, оптических). Такое сочетание войств обусловливает перспективность практического использования материалов с 1МД в качестзе многофункциональных элементов систем автоматики и контроля, шкро- и оптоэлектроники, а также возможность изучения взаимосвязи электронной, іагнитной и структурной подсистем кристалла в окрестности ПМД, исследование ізменения этой взаимосвязи в зависимости от внешнего воздействия и состояния ;рисгалла. Это открывает широкие перспективы в решении фундаментальных проблем физики, разработке методов прогнозирования и создания материалов с заданными і управляемыми физико-техническими параметрами.

Одним из важных объектов исследования в рамках проблемы ПМД являются ульфидные материалы. Высокотемпературный характер ПМД, сочетание ПМД и :верхпроводимости, магнитного порядка, образование несоразмерных и соразмерных раз, нелинейные эффекты и эффекты памяти - это далеко неполный перечень пзлении, наблюдающихся в сулъ-фидах и обусловливающий возрастающий интерес к іаїшьім веществам как теоретиков, так и практиков.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Настоящая работа является частью программы

ісследований, посвященных изучению физических свойств и явления ПМД в группе М-моносульфндов. Изосгрукгурносгь к близость характеристик электронных энергетических спектров в высокотемпе-ратурнои фазе, отличающихся в основном степенью заполнения d-зоны, сочетаются в данных веществах с различными типами мапшт-юго упорядочения, электропроводности, структурного искажения, что является вождям при установлении закономерностей проявления и особенностей механизма ПМД. Ценным качеством сульфидов Зсі-металлов с практи-ческой точки зрения являются ізоструктурность (структура NiAs) и широкие области гомогенности, что позволяет юздавать на их основе непрерывные рады твердых растворов с варьируемыми .-оставом физическими свойствами и способствует поиску новых материалов с ПМД.

В области высоких (Т > ЗООК) температур моносульфиды Зг1-ряда претср-тевают структурные и /или магнитные фазовые переходы с критическими температурами, изменяющимися от 850К (V5) до 270К {NiS). Экспериментально доказано, гго в сульфидах CrS, FeS, NiS даггные переходы сопровождаются ПМД Изосгрукгурносгь, наличие фазовых превращений, а также расчеты поверхности Ферми н электронного энергетического спектра" позволяли сделать предположение, что ПМД может реализоваться и в сульфидах VS и CoS, расположенных на границах ряда 3d-

моносульфидов. Данное предположение и отсутствие достаточной информации физических свойствах этих соединений определили ЦЕЛЬ настоящей работы:

-выяснить возможность реализации и особенности проявления ПМД сульфидах ванадия и кобальта и материалах на их основе. Исходя из поставлен; цели были опреде-лены ЗАДАЧИ исследования:

- синтезировать вещества,

провести экспериментальные исследования их электрических свойств в широ температурной области, определить тип проводимости, наличие ПМД;

провести экспериментальные исследования структурных, тепловых и магн пых свойств, установить их взаимосвязь с электрическими свойствами и механизм ПМД:

провести поиск материалов с ПМД на основе сульфидов ванадия и кобалы

ПАУЧНДЯ НОВИЗНА. В диссертации впервые подробно изуч< электрические и тепловые свойства сульфидов ванадия системы К^О.вб^Х^Юб интервале 300-1200К. Получены экспериментальные доказательства о ПМД, or делены особенности проявления ПМД в VS и в сульфидах VyS, построена фазе диаграмма (Т-Х). Получена экспериментальная информация о поведении магнитнь электрических свойств VS в области низких температур (4-300К). Обнаруж зависимость магнитной восприимчивости и удельного электросопротивления от ре ма термической обработки; аномалии магнитной восприимчивости и электрос ротивлекия сульфида, указывающие на изменение магнитного порядка в облг 1=16К и на возможность частичного сверхпроводящего спаривания свежеприготовленных образцах.

Впервые синтезированы и изучены структурные, тепловые, магнитные и эл< рические свойства сульфидов системы CojfZrj.jS- Установлены особенности влия Со-кдтионного замещения ва ПМД в CrS. На основе двух актиферромагкит изоструктурных моносульфидов CrS и CoS получены новые магнитоупорядочен материалы с ПМД в области высоких и. низких температур.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. Приведенные в pal экспериментальные результаты дают вклад в представление о закономерно. изменения алектрических свойств и особенностях проявления эффекта ПМД в 3d-носульфидах и их твердых растворах и важны для систематизации знаний об і группе веществ.- Выявленные в работе особенности высокотемпературного поведі алектрических и магнитных свойств сульфидов ванадия и кобальта могут быть пользованы при разработке и создании высокотемпературных устройств злектроїші радиотехники. Рекомендации і: выводы, сделанные в работе, можно использовать планировании и проведении новых экспериментальных работ по изучению физичеі свойств н явления ПМД в моносульфидах 3d- металлов и их твердых растворах.

1. Результаты комплексного экспериментального исследования кристаллической руктуры, фазового состава, электрических, тепловых и магнитных свойств сульфида системы VyS (0.86< Х< 1.06) и системы Co^Crj.^S. (0 < X < 1) при іменешш температуры и состава.

2. Результаты обнаружения фазовых переходов с частичной диэлект-ризашей іектроннои системы в VS и в сульфидах V^S в области высоких температур и ре-лльтаты исследования этих превращений. Фазовую диаграмму системы VyS в юрдинатах состав Х-температура Т.

3. Результаты исследования физических, свойств моносульфида ванадия в
эласти низких температур (4-ЗООК) и обнаружения низкотемпературных аномалий
агнитной восприимчивости и удельного электросопротивления.

4. Результаты обнаружения ПМД в сульфидах Co_xCrJ_mltS (0_<Х< 0.15) по :мпературе (Т_с = 600К) и концентрации (X{.=0.1).

5. Результаты обнаружения ПМД в сульфидах Co_xCr}.xS (0.46<Х <0,62) в 5ласти низких (Т-^ЮК) и высоких (Т—950К) температур, сопровождаемых агнитнмм и структурным превращениями.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации представлялись' на IV сесоюзной конференции по химии, физике и техническому применению халько-зшдов (Тбилиси, Пасанаурк, 1983), Всесоюзном семинаре "Сегнетоэлектрики, апштные ползтгаоводншда - новые материалы электротехники" (Москва, 1984), еждународной конференция по матшггсэлектрокЕке IGM"92 (Красноярск, 1992). штором опубликовано 20 работ, из них по теме диссертации 10.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Работа состоит из введения, етырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 134 границах машинописного текста, включающего 42 рисунка и 7 таблиц. іиблиографический список содержит 117 наименований.