КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ И ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ В СПЕКТРАХ ЭПР ЗОНДОВЫХ ЦЕНТРОВ Gd³⁺ В ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ Pb_1-xAg_xS и Pb_1-xCu_xS (0≤x≤0,011)

Методом ЭПР исследованы концентрационные и температурные зависимости параметров спектров ЭПР центров Gd³⁺, внедренных в качестве парамагнитных зондов в термоэлектрические полупроводниковые кристаллы Pb_1-xAg_xS и Pb_1-xCu_xS (0 ≤ x ≤ 0,011). Исследуемые кристаллы были выращены методом Бриджмена из расплава, содержащего сульфид свинца, сульфид серебра или меди, гадолиний и серу (использованную для обеспечения стехиометрии). Исследования выполнены в диапазоне частот 9320÷9340 МГц при температурах 4, 2, 77 и 300 К. Установлено, что в исследуемых образцах примеси серебра и меди не создают значительных искажений структуры базового кристалла PbS, но существенно влияют на концентрацию свободных носителей. Анализ полученных данных о концентрационных и температурных зависимостях параметров спинового гамильтониана зондовых центров Gd³⁺ привел к выводу об акцепторном характере примесей серебра и меди в кристалле PbS, а также позволил определить их растворимость и описать индуцированные ими искажения структуры базового кристалла.

1. Jensen K.M.O., Bozin E.S., Malliakas C.D., Stone M.B., Lumsden M.D., Kanatzidis M.G., Shapiro S.M., Billinge S.J.L. Lattice dynamics reveals a local symmetry breaking in the emergent dipole phase of PbTe // Phys. Rev. B. 2012. V. 86. P. 085313.

2. Skelton J.M., Parker S.C., Togo A., Tanaka I., Walsh A.. Thermal physics of the lead chalcogenides PbS, PbSe, and PbTe from first principles // Phys. Rev. B. 2014. V. 89. P. 205203-9.

3. Beneti G., Casati G., Saito K., Whithey R.S. Fundamental aspects of steady-state conversion of heat to work at the nanoscale // Physics Reports. 2017. V .694. P .1-124.

4. Шостаковский П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // Компоненты и технологии. 2010. № 12б. C. 131‒138.

5. Wang Heng, Schechtel E., Pei Y., Snyder G.J. High thermoelectric efficiency of n-type PbS // Adv. Energy Mater. 2013. V. 3. P. 488‒495.

6. Pei Yan-Ling, Liu Yong. Electrical and thermal transport properties of Pb-based chalcogenides: PbTe, PbSe, and PbS // Journal of Alloys and Compounds. 2013. V. 514. P. 40‒44.

7. Sirigu G., Camellini A., Zhao H., Jin L., Rosei F., Vomiero A., Zavelani-Rossi M.. Dual emission and optical gain in PbS/CdS nanocrystals: role of shell volume and core-shell interface // Phys. Rev . B. 2017. V . 96. P . 155303-1-9..

8. Голенищев-Кутузов В.А., Синицин А.М., Зайнуллин Р.Р., Уланов В.А. Резко неоднородное распределение гадолиния в кристаллах Pb1-xGdxTe при х >0,005 // Известия РАН: Cерия физическая. 2014. T. 78, № 8. C. 950‒952.

9. Bartkowski M., Northcott D.J., Park J.M., Reddoch A.H., Hedgcock F.T. Electron paramagnetic resonance of Gd3+in PbTe //Solid State Commun. 1985. V . 56. P . 659‒662.

10. Голенищев-Кутузов В.А., Синицин А.М., Лабутина Ю.В., Уланов В.А. Концентрационные зависимости термоэлектрических характеристик тердых растворов Pb(1-x)Ag(x)S и Pb(1-x)Cu(x)S // Тезисы симпозиума «Упорядочение в минералах и сплавах ОМА-20». 2017. Сентябрь, 10‒15. Ростов на Дону , Туапсе. C. 48‒50.

11. Story T. Electron paramagnetic resonance Knight shift in semimagnetic (diluted magnetic) semiconductors // Phys. Rev. Letters. 1996. V. 77. P. 2802‒2805.

12. Chu Junhao, Sher A. Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductors. Springer Science: Business Media LLC, 2008. 605 p.

13. Ungar F., Cygorek M., V. Axt V.M.. Trend reversal in the magnetic-field dependence of exciton spin-transfer rates in diluted magnetic semiconductors due to non-Markovian dynamics // Phys. Rev. B. 2018. V. 97. P. 045210-1-15.

14. Chu Junhao, Sher A. Physics and Properties of Narrow Gap Semiconductors. Springer Science: Business Media LLC, 2008. 605 p.

15. Das D., Das S., Singha P., Malik K., Deb A.K., Bhattacharyya A., Kulbachinskii V.A., Basu R. Evolution of phonon anharmonicity in Se-doped Sb2Te3 thermoelectrics // Phys. Rev . B. 2017. V . 96. P .064116-1-10.