Новые данные и развитие представлений об электронной системе гибридизированных состояний примесных атомов кобальта в кристалле селенида ртути

Abstract

Получены новые экспериментальные данные о проявлениях эффектов гибридизации и спиновой поляризации 3d-состояний донорных электронов примесных атомов кобальта низкой концентрации в кристаллах селенида ртути. Исследованы холловская концентрация и подвижность электронов проводимости в зависимости от концентрации примесей, температурные зависимости электронной подвижности, теплоемкости и упругих модулей при низких температурах. Выполнена количественная интерпретация наблюдаемых зависимостей на основе разработанной ранее теории в обоснованной упрощенной модели одного пика локализации в плотности состояний электронов. В итоге определены значения параметров гибридизированных состояний примесей кобальта, полученные согласованной подгонкой наблюдаемых экспериментальных зависимостей, и обнаружены свидетельства спонтанной спиновой поляризации электронов в температурных зависимостях примесной теплоемкости и примесного вклада в упругие модули.

Отримано нові експериментальні дані про прояви ефектів гібридизації і спінової поляризації 3d-станів донорних електронів домішкових атомів кобальту низької концентрації у кристалах селеніду ртуті. Досліджено холлівську концентрацію та рухливість електронів провідності залежно від концентрації домішок, температурні залежності електронної рухливості, теплоємності і пружних модулів при низьких температурах. Виконано кількісну інтерпретацію спостережуваних залежностей на основі розробленої раніше теорії в обгрунтованій спрощеній моделі одного піку локалізації в щільності станів електронів. У результаті визначено значення параметрів гібридизованих станів домішок кобальту, які отримано погодженою підгонкою спостережуваних експериментальних залежностей, і виявлено свідчення спонтанної спінової поляризації електронів в температурних залежностях домішкової теплоємності і домішкового вкладу в пружні модулі.

New experimental data on the manifestation of hybridization and spin polarization effects in 3 d-states of donor electrons of a low concentration of cobalt atoms in mercury selenide crystals are obtained. The Hall concentration and mobility of conduction electrons as a function of impurity concentration, and the temperature dependences of the electron mobility, specific heat, and elastic moduli at low temperatures, are investigated. A quantitative interpretation of the observed dependences based on an earlier-developed theory in a justified simplified model of a single localization peak in the electron density of states is performed. As a result, the hybridization parameters of the cobalt states are determined by consistently fitting the observed experimental dependences, and evidence for the spontaneous spin polarization of electrons in the temperature dependences of the impurity specific heat and impurity contribution to the elastic moduli is detected.